Методы регистрации заряженных частиц Для изучения ядерных явлений были разработаны многочисленные методы регистрации элементарных частиц и излучений. Рассмотрим некоторые из них, которые наиболее широко используются.

Все методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц основано на их свойстве производить ионизацию и и возбуждение атомов. Любое устройство, регистрирующее элементарные частицы, подобно заряженному ружью со взведенным курком. Небольшое усилие при нажатии курка вызывает эффект, не сравнимый с затраченным усилием – выстрел.

Регистрирующий прибор - это более или менее сложная макроскопическая система, которая может находится в неустойчивом состоянии. При небольшом возмущении, вызванном пролетевшей частицей, начинается процесс перехода системы в новое, более устойчивое состояние. Этот процесс и позволяет регистрировать частицу.

Сцинтилляционный счетчик В 1903 г. У. Крупс заметил, что α-частицы, испускаемые радиоактивным препаратом, попадая на покрытый сернистым цинком экран, вызывают свечение. Устройство было использовано Резерфордом, только наблюдение велось через микроскоп. Сцинтилляции теперь наблюдают и считают не визуально, а с помощью сцинтилляционных счетчиков.

Сцинтилляционный счетчик с фотоэлектронным умножителем

Счетчик Гейгера -Мюллера Основано на ударной ионизации

Полупроводниковый счетчик Представляет собой плоский полупроводниковый диод, включенный в цепь вне пропускном режиме. Заряженная частица, проходя через p-n переход, вызывает кратковременный ток через него, что и регистрируется соответственными приборами.

Камера Вильсона Действие камеры основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды

Камера Вильсона Действие камеры Вильсона, созданной в 1912 г., основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах, образующихся в рабочем объеме камеры вдоль траектории заряженной частицы. С помощью камеры Вильсона можно наблюдать искривление траектории заряженной частицы в электрическом и магнитном полях.

Треки частиц в камере Вильсона

Пузырьковая камера Плотность рабочего вещества камеры Вильсона мала, поэтому длина пробега заряженной частицы в ней - велика, что очень неудобно для высокоэнергичных частиц. Поэтому сейчас используют пузырьковую камеру. В ней рабочим веществом является перегретая жидкость (она находится при температуре выше чем точка кипения). Заряженная частица ионизирует атомы жидкости, которые становятся центрами парообразования. На пути частицы образуются пузырьки пара, которые образуют ее след (трек). По треку можно узнать энергию частицы и ее удельный заряд (нужно смотреть все в магнитном поле).

Пузырьковая камера Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (Нобелевская премия 1960 г.).А. Глэзером

Фотоэмульсионный метод Наиболее дешевым методом регистрации ионизирующего излучения является фотоэмульсионный (или метод толстослойных эмульсий). Он базируется на том, что заряженная частица, двигаясь в фотоэмульсии, разрушает молекулы бромида серебра в зернах, сквозь которые прошла. После проявления такой пластинки в ней возникают «дорожки» из осевшего серебра, хорошо видимые в микроскоп. Каждая такая дорожка это след движущейся частицы. По характеру видимого следа (его длине, толщине и т. п.) можно судить как о свойствах частицы, которая оставила след (ее энергии, скорости, массе, направлении движения), так и о характере процесса (рассеивание, ядерная реакция, распад частиц), если он произошел в эмульсии.

Этот метод имеет такие преимущества: 1. Им можно регистрировать траектории всех частиц, пролетевших сквозь фотопластинку за время наблюдения; 2. Фотопластинка всегда готова для применения (эмульсия не требует процедур, которые приводили бы ее в рабочее состояние); 3. Эмульсия обладает большой тормозящей способностью, обусловленной большой плотностью; 4. Он дает неисчезающий след частицы, который потом можно тщательно изучать.