Методы регистрацииМетод фотоэмульсии.

Явление радиоактивности было открыто А. Беккерелем по действию ядерных излучений на фотоплас­тинку. Способность ионизирующих излучений действовать на фо­тоэмульсии применяется в настоящее время при исследованиях в области физики элементарных частиц и космического излучения.

Быстрая заряженная частица при движении в слое фотоэмуль­сии в результате ионизации создает вдоль траектории своего движения центры скрытого изображения. После проявления появ­ляются изображения следов первичной частицы и всех заряжен­ных частиц, возникших, а эмульсии в результате ядерных взаимо­действий с первичной частицей. По толщине следа в фотоэмуль­сии и его длине можно определить заряд частицы и ее энергию. Если приложить фотопленку к образцу, содержащему радиоактивные вещества, и проявить, то обнаруживаются темные пятна против тех мест, где сосредоточены радиоактивные изотопы. Рассматривая фотопленку, можно узнать, сколько радиоактивных веществ содержится в образце и как они распределены в нем.

Сцинтилляционные счетчики.

Основными деталями спинтарископа являются экран, покрытый слоем сульфида цинка, и короткофокусная лупа. Альфа-радио­активный препарат помещают на конце стержня примерно против середины экрана. Расстояние от радиоактивного препарата до экрана составляет 1 - 2 мм. При попадании ?-частицы в кристалл сульфида цинка возникает вспышка света, которую можно зарегистрировать при наблюдении через лупу.

Процесс преобразования кинетической энергии быстрой заряженной частицы в энергию световой вспышки называется сцинтилляцией.

В современных сцинтилляционных счетчиках регистрация световых вспышек производится с помощью приборов, в которых за счет использования явления фотоэффекта энергия световой вспышки в кристалле преобразуется в импульс электри­ческого тока, который усиливается и затем регистрируется. Ис­следуя спектр амплитуд электрических импульсов на выходе сцинтилляционного счетчика, можно изучить энергетический спектр исследуемого излучения.

Камера Вильсона.

Одним из замечательных приборов экспе­риментальной ядерной физики является камера Вильсона. В цилиндрическом сосуде с плоской стеклянной крышкой находится воздух с насыщенными парами спирта. При быстром (адиабатическом) расширении воздух и пары в камере охлаждаются, пар переходит в состояние перенасыщения. Если в этот момент из препарата вылетает ?-частица, вдоль пути ее движения в газе образуется цепочка ионов. Пересыщенный пар конденсируется, причем образование капель происходит в первую очередь на ионах, которые служат центрами конденсации. Цепоч­ка капель, сконденсировавшихся на ионах вдоль траектории движения частицы, образует трек частицы. При освещении трек становится видимым на черном фоне и фотографируется.

Для выполнения точных измерений физических характеристик регистрируемых частиц камеру Вильсона помещают в постоянное магнитное поле. Треки частиц, движущихся в магнитном поле, оказываются искривленными. Радиус кривизны трека зависит от скорости движения частицы, ее массы и заряда. При известной индукции магнитного поля эти характеристики частиц могут быть определены по радиусам кривизны треков.

Пузырьковая камера.

Принцип действия пузырьковой камеры состоит в следующем. В камере находится жидкость при температуре, близкой к кипению. Быстрые заряженные частицы через тонкое окошко в стенке камеры проникают в ее рабочий объем и образуют на своем пути цепочку ионов. В тот момент, когда частицы пронизывают рабочий объем камеры, давление резко понижают и жидкость переходит в перегретое состояние. Ионы, возникающие вдоль пути следования частицы, обладают избытком кинетической энергии. За счет этой энергии повышается температура жидкости в микроскопическом объеме вблизи каж­дого иона, она вскипает, и образуются пузырьки пара вдоль траектории движения быстрой частицы через жидкость. Пузырьки пара создают след частицы.

В пузырьковой камере плотность жидкости значительно выше плотности газа в камере Вильсона, поэтому в ней можно более эффективно проводить изучение взаимодействия быстрых заря­женных частиц с атомными ядрами. Для наполнения пузырько­вых камер используют жидкий водород, пропан, ксенон и некоторые другие жидкости. Как и камеру Вильсона, пузырьковую камеpy обычно помещают в постоянное магнитное поле.

Газоразрядные счетчики.

Для регистрации быстрых заряжен­ных частиц и ?-квантов применяются счетчики Гейгера — Мюллера. Цилиндрическая трубка служит корпусом счетчика, по оси ее натянута тонкая металлическая нить, нить и корпус трубки разделены изолятором. Рабочий объем за­полняется смесью газов, например аргоном с примесью паров метилового спирта, при давлении около 0.1 атмосферного (104 Па).

Для регистрации ионизирующих частиц между корпусом счет­чика и нитью прикладывается высокое постоянное напряжение, нить является анодом. Пролегающая через рабочий объем счет­чика заряженная частица производит на своем пути ионизацию атомов газа. Под действием электрического поля свободные электроны движутся к аноду, положительные ионы — к катоду. Напряженность электрического поля вблизи нити анода счетчика настолько велика, что свободные электроны при приближении к нему на пути между соударениями с нейтральными атомами приобретают энергию, достаточную для их ионизации. Освобож­денные электроны, в свою очередь, разгоняются электрическим полем и ионизируют на своем пути новые нейтральные атомы, и процесс ионизации лавинообразно нарастает. В счетчике воз­никает коронный разряд, который через короткий промежуток времени прекращается.

С включенного последовательно со счетчиком резистора R через конденсатор С на вход регистрирующего устройства по­ступает импульс напряжения. По показаниям электронного счет­ного устройства определяется число заряженных частиц, зарегист­рированных счетчиком.

Ионизационная камера.

Для измерения доз ионизирующих излучений применяются ионизационные камеры. Ионизационная камера представляет собой цилиндрический конденсатор, между электродами которого находится воздух или другой газ. С по­мощью источника постоянного напряжения между электродами камеры создается электрическое поле. В обычных условиях в воздухе свободных зарядов очень мало, поэтому измерительный прибор, включенный в цепь камеры, тока не обнаруживает. При облучении рабочего объема ионизационной камеры ионизиру­ющими излучениями происходит ионизация воздуха. Положи­тельные и отрицательные ионы под действием электрического поля приходят в движение. Сила ионизационного тока в камере обычно составляет доли микроампера. Для измерения таких слабых токов применяются специальные усилительные схемы.

С помощью ионизационных камер можно регистрировать лю­бые виды ядерных излучений. Для регистрации альфа- и бета-излу­чений радиоактивный препарат помещается внутри рабочего объема камеры. Для регистрации гамма-излучения нет нужды вносить радиоактивный препарат внутрь камеры, так как ?-кванты легко проникают сквозь стенки ионизационной камеры, выбивают из них вторичные электроны, а вторичные электроны производят ионизацию в наполняющем газе. Сила ионизацион­ного тока пропорциональна мощности дозы излучения.

Для измерения доз гамма-излучения, получаемых человеком, используют карманные дозиметры, по форме и размерам напоми­нающие обычную авторучку. Внутри такого дозиметра имеется ионизационная камера с рабочим объемом в несколько кубиче­ских сантиметров. По оси камеры укреплен стержень электро­метра. Размеры электрометра настолько малы, что для отсчета показаний шкалу его приходится рассматривать, в небольшой микроскоп, вмонтированный в корпус дозиметра. Перед исполь­зованием электрометр карманного дозиметра заряжается.

Протекающий в камере ионизационный ток разряжает элект­рометр, при этом нить дозиметра перемещается по шкале, которая отградуирована в единицах дозы излучения.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+