Iонізаційна камера – Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок

ФІЗИКА

Частина 6 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

Розділ 17 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА

17.2. Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок

Iонізаційна камера

Найпростіша йонізаційна камера має вигляд замкненої посудини, заповненої газом при певному тиску, всередині якої між електродами створюється електричне поле. Схему її електричного кола зображено на рис. 17.1 (А, К – електроди iонізаційної камери).

 Iонізаційна камера   Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок

Рис. 17.1

У деяких iонізаційних камерах одним з електродів є стінки камери,

а іншим – дротяна нитка, яка розташована в посудині.

За звичайних умов газ між електродами є діелектриком, електричний струм через нього не проходить. Якщо ж швидка заряджена частинка пролітає між електродами А і К, то газ у посудині iонізується, тобто в ньому з’являються вільні електрони і позитивні йони. Під дією електричного поля заряджені частинки починають рухатись і в колі виникає iонізаційний струм.

Якщо при сталій інтенсивності iонізуючого фактора збільшувати різницю потенціалів

між електродами, то сила iонізаційного струму змінюватиметься. Залежність сили iонізаційного струму від прикладеної напруги (вольт-амперна характеристика) зображено на рис. 17.2. На ділянці ОА сила струму зростає пропорційно прикладеній напрузі U. Подальше зростання напруги на ділянці ВС уже не спричинює збільшення сили струму, оскільки всі iони, що утворилися, досягають електродів, практично не зазнаючи рекомбінації. Цей струм називають струмом насичення. Сила струму насичення пропорційна інтенсивності йонізуючого фактора – кількості частинок, що потрапляють в йонізаційну камеру. На ділянці СD знову спостерігається зростання сили струму зі збільшенням U через те, що електрони і iони набувають у прискорювальному полі такої швидкості, що при зіткненнях з атомами і молекулами газу можуть iонізувати їх. Загальна кількість електронів і iонів зростає лавиноподібно, різко зростає сила струму, виникає так зване підсилення. При подальшому зростанні U відбувається електричний пробій газу між електродами.

 Iонізаційна камера   Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок

Рис. 17.2

Iонізаційні камери поділяють на два види: лічильно-iонізаційні, розраховані на реєстрацію проходження через камеру однієї якої-небудь частинки, та інтегруючі iонізаційні, які застосовують для вимірювання інтенсивності потоку частинок. Iонізаційні камери, залежно від форми електродів, мають вигляд сферичного або плоского конденсатора. Розміри їх можуть бути різними – від часток кубічного міліметра до сотень літрів. Iонізаційні камери, крім лабораторного призначення, є також складовими частинами багатьох технічних приладів.

У дослідженнях з фізики ядра широко використовують лічильники, призначені для спостереження і реєстрації окремих заряджених частинок.

До іонізаційних лічильників належать пропорційні лічильники та лічильники із самостійним газовим розрядом – лічильники Гейгера – Мюллера.




Iонізаційна камера – Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок