Балонна камера: принципът на действие, устройството, схемата. Предимства и недостатъци на балонната камера

В средата на 20-и век е изобретана балонна камера - устройство, което се използва активно за наблюдаване на микрочастици. В по-голямата си част тя е била използвана от физици, които са наблюдавали микроскопа. Дори и днес, въпреки колосалното развитие на технологиите и наличието на различни електронни сензори, на учениците се показват снимки на частици, направени с помощта на мехурчета.

За това как се появи камерата

Както вече беше отбелязано по-горе, в средата на 20-ти век това изобретение се появи. И всичко това поради факта, че физиците не успяха да изучат заредени частици със съществуващи детектори. По това време всички вече знаеха какви са протони, неутрони, електрони и позитрони. През 1950 г. решаването на този въпрос включваше Д. Глазър. Ученият се е опитал да използва химични и физични реакции, електрически и течни, както и твърди трансформации. Но той реши да се занимава с течния феномен и по-точно с принципа на прегряване на работната смес. Основните изисквания, които Доналд предложи на своето изобретение, са висока скорост на работа, която позволява да се улови частица в снимката в точното време. Разбира се, балонната камера и облачната камера са малко подобни. Но тук има редица различия, които всъщност ще говорим по-нататък.

Балонна камера: принципът на действие

Като работен флуид се използва диетилов етер, което имаше такова предимство като ниска цена. В допълнение, тя може лесно да бъде получена в чиста форма. Същността беше да се затопли тази течност до точката на кипене (1400 градуса по Целзий) и след това да се охлади до стайна температура. По това време се доставя радиоактивен материал, например кобалт, след което с интервал от около 60 секунди работната течност се вари. Веднъж на минута може да се улови движението на частиците върху снимка.

За да покаже всичко ясно, Глазър използваше две камери, изработени от огнеупорно стъкло и напълнени с диетилов етер. Нагряването се извършва в маслена баня и налягането може да се снижи с помощта на дръжка. По това време фотоапаратът стартира. Средната скорост на кадрите е около 3000 в секунда. Това позволява да се улови движението на частиците в съдовете. По-късно балонната камера беше малко автоматизирана, но принципът на действие остана непроменен. Най-често използвани Geiger брояч, което направи възможно проследяването на появата на радиация.

Bubble camera: устройство

Сега нека поговорим малко за това какво е изобретението. В повечето случаи това е кораб, който има няколко малки прозореца. Камерите бяха напълнени със специална течност и поставени в магнитно поле. Винаги използвайте налягане над атмосферното. Понякога се използва криостат, който е необходим за охлаждане на работния флуид (RJ), който кипи при ниски температури. Точно преди освобождаването на радиоактивните елементи от ускорителя, налягането в камерите се освобождава и се получава прегрята течност. Всичко, което има заряд, по пътя си листа мехурчета с кипяща течност. Само една част от микросекунда е достатъчна за извършване на реакцията. След миг балоните станаха по-големи. За осветление лампата и три камери бяха включени, с помощта на които се получи стерео изображението.

Последният етап от експеримента

На последния етап беше извършен комплексен анализ на траекторията и естеството на движението на заредените радиоактивни частици. Има случаи, при които снимките са били направени за обработка в продължение на няколко дни, но те са били обработени в продължение на месеци. Когато се получи спирала, това показва преминаването на електрона. Така наречените "контакти" говореха за наличието на неутрални частици. В повечето случаи, въз основа на данните от трите получени снимки, механичен траектория елементи. Ако можете да възстановите изображението напълно, можете да създадете пространствена картина. Отначало учените са се занимавали с това, но такова проучване може да отнеме години. Ситуацията се промени с навлизането на компютрите, което значително ускори процеса.

Относно предимствата на използването на камери от този тип

Както е отбелязано по-горе, устройството е по принцип подобно на изобретението на Уилсън. Но съществуват редица неоспорими предимства. Най-тежкото предимство може да бъде скоростта на работа, която с голяма вероятност ви позволява да установите явен феномен върху снимката.

Друг плюс е, че течността е течност с висока плътност. Това значително увеличава шанса да се случи очаквано събитие в тази среда. Какво е предимството на балонната камера, е, че цикълът на нейната работа отнема доста време. Този параметър е просто необходимо условие за използване на устройството в ускорители от различни типове. Прегрятата течност може да се получи достатъчно бързо, за тази цел е необходимо само да се намали налягането в системата. Тук по принцип всички основни предимства на това устройство.

Малко за недостатъците

Както се отбелязва в самото начало на тази статия, сега там е просто огромен брой различни електронни сензори, с висока точност да се намерят подходящите обекти с висока скорост, за да изберете елементите, които искате да се определи тяхната триизмерна картина. При недостатъчна контролируемост са приключени основните недостатъци на балонната камера. По правило повечето от получените резултати не представляват научен интерес, но може да отнеме доста време, за да се изпуснат ненужните в снимката. Друг недостатък е, че устройството е просто невъзможно да се стартира веднага, по-специално това се дължи на инерцията на работната течност и други физически параметри. По принцип ние сме разрешили недостатъците, нека да продължим нататък.

Относно техническата страна

Малко повече от 100 копия на балонни камери са регистрирани по време на използването на този метод за откриване на заредени частици. През това време са използвани различни течности, като например хелий, водород, фреон, ксенон, пропан и други. Същото важи и за температури, които започват с ултралезни и завършват с стаи за ксенон. "Гаргамел" - последната балонна камера, чиято схема не се различава съществено от останалите. Но около 18 тона фреон се напълниха в неговите камери. Това устройство позволи да направи голямо откритие за онези времена - взаимодействието между неутралните точки. Най-големият образец има диаметър 4,5 метра. Устройството е проектирано да работи с водород. Но проблемът е, че измислят нови бустери, че издадените греди на радиоактивни частици с висока скорост, така че не се мехурчеста камера вече не се справят.

Няколко важни точки

Струва си да се обърне внимание на факта, че понастоящем тези камери вече не се използват. Почти всички ги написаха, но както се оказа, това беше преждевременно решение. През 2002 г. с помощта на мехурчета бяха открити нови частици, наречени пентакурти. Но отново това не е резултат от проучвания от същата година, а от елементарна проверка на снимки, получени преди много години. Това предполага, че можете да намерите нещо полезно от това, което е било направено в миналото.

Освен това изчислителната мощ на съвременните технологии е толкова голяма, че отнема много малко време за обработка на всяка снимка. По принцип ефикасността на този тип детектор за коловози понастоящем е доста ниска, затова не е препоръчително да ги използваме, но веднъж получени експериментални данни могат да бъдат полезни и днес.

заключение

Е, това е всичко, което може да се каже за това каква е балонната камера. Схемата на устройството е съвсем проста, като всички гениални. Струва си да кажа няколко думи, че ефективността на такива устройства до голяма степен зависи от техния размер. Колкото по-голям е камерата, толкова по-голям е шансът да намерите нещо полезно. Въпреки това, с увеличаването на размерите, цената на материалите и работната течност се увеличава, което в големи количества има впечатляваща цена. Сега знаете каква е камера с балончета, чийто принцип се основава на прегряване на течността. Този ефект е изследван заедно и навсякъде, поради което електронните сензори понастоящем са по-подходящи, които са от полза във всяко отношение.