Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 213. Способы регистрации заряженных частиц
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 213. Способы регистрации заряженных частиц. В разви-
тии знаний о «микромире», в частности в изучении явлений радиоактивности, исключительную роль сыграли приборы, поз- воляющие регистрировать ничтожное действие о д н о й - е д и н- с т в е н н о й частицы атомных размеров. Одним из таких замечательных приборов является к а м е р а В и л ь с о н а, де- лающая видимыми траектории отдельных быстродвижущихся заряженных частиц (§ 212). Другой прибор этого рода, с при- митивной формой которого мы познакомились в § 203, это — так называемый счетчик сцинтилляций. При бомбардировке некоторых люминесцирующих веществ (сернистый цинк, нафталин и др.) быстрыми заряженными ча- стицами наблюдается, что заметная доля энергии тормозящихся в них заряженных частиц превращается в видимый свет: по- падание быстрой заряженной частицы на слой такого вещества вызывает кратковременную вспышку света, называемую сцин-
тиц, так как α-частица тормозится на пути длины менее 0,1 мм, и выделяющаяся световая энергия оказывается сосредоточенной в ничтожном объеме. Сцинтилляции, вызываемые α-частицами в экране из сернистого цинка, могут быть обнаружены глазом. Простейший прибор, служащий для этой цели, — с п и н т а р и- с к о п — изображен на рис. 382. Однако визуальный (при помо- щи глаза) способ наблюдения сцинтилляций крайне утомителен. В настоящее время для счета сцинтилляций пользуются особо
526 Гл. XXIII. Радиоактивность чувствительными фотоэлементами (см. § 185) — так называе- мыми фотоэлектронными умножителями, изобретенными со- ветским физиком Л. А. Кубецким. Сцинтилляции, производимые β- и γ-частицами, гораздо слабее свечения, вызываемого α-час- тицами; они недоступны глазу, и регистрация их производится только с помощью фотоэлектронных умножителей 1 ). Рис. 382. Спинтарископ в разрезе (а) и внешний вид (б). 1 — иголка, на конце которой
находится крупинка радия, 2 — экран из сернистого цинка, 3 — лупа
Очень распространенным прибо- ром для регистрации отдельных за- ряженных частиц является газораз-
Газоразрядный счетчик (рис. 383) представляет собой металлический цилиндр 2, по оси которого натянута тонкая проволока 1, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется специальной смесью газов (напри- мер, аргон + пары спирта) до дав- ления 100–200 мм рт. ст. На нить подается положительный потенциал порядка 1000 В относительно ци- линдра.
Прохождение каждой ионизую- щей частицы через счетчик вызыва- ет в нем кратковременную вспыш- ку газового разряда. При этом по цепи счетчика проходит кратковре- менный импульс тока. Если со- противление R достаточно велико ( ∼ 1000 МОм), то потенциал нити сохраняется сниженным в те- чение нескольких миллисекунд, и этот импульс можно обнару- жить по отбросу чувствительного электрометра 4. На практике импульс тока, вызванный прохождением заряженной частицы через счетчик, усиливают транзисторным или электронно-лам- повым усилителем и регистрируют по передвижению стрелки присоединенного к усилителю электромагнитного нумератора (рис. 384) или с помощью электронного цифрового индикатора. 1 ) Детекторы частиц, состоящие из слоев люминесцирующего вещества и фотоумножителей, могут регистрировать одиночные заряженные частицы. Такие приборы — сцинтилляционные счетчики — получили очень широкое распространение. Современные экспериментальные установки включают в себя сотни и даже тысячи таких сцинтилляцнонных счетчиков (см. гл. XXVI). |