Пухирцева камера - Велика Енциклопедія Нафти та Газа, стаття, сторінка 1
Пухирцева камера
Пухирцева камера має перевагу перед камерою В-ільсона, пов'язаною з великою щільністю речовини, в якій спостерігаються треки. У щільній речовині пробіг частинки менший і тому вона зупиняється усередині камери. Це дозволяє визначати характеристики частинок із великими енергіями. [1]
Пухирцева камера є приладом, в якому здійснюється фотографування слідів заряджених частинок, що проходять через прозору рідину, що заповнює камеру. Об'єм камер, що діють, простягається від декількох кубічних сантиметрів до сотень літрів. [2]
Пухирцева камера - порівняно новий прилад, і вона все ще перебуває на стадії розвитку. [4]
Пухирцева камера, створена Глейзером, за конструкцією нагадує камеру Вільсона, тільки заповнюється вона не парою, а рідиною (звичайно рідким киснем), що знаходиться під високим тиском і має температуру, близьку до температури кипіння. [5]
Пухирцеві камери мають розміри від десятків сантиметрів до двох і більше метрів. Наприклад, камера-гігант на прискорювачі у Батавії має розмір 4-5 метра. Ефективний об'єм бульбашкової камери дуже великий, що робить її унікальним приладом для дослідження довгих кіл народжень та розпадів частинок високої енергії. Швидкість роботи бульбашкової камери досить велика - до десятків розширень в секунду, проте бульбашкова камера некерована - її не можна увімкнути зовнішнім лічильником. Причина некерованості – надто швидке (10 – 7 с) розсмоктування зародків бульбашок у невключеній камері. Цей недолік не такий страшний, оскільки бульбашкові камери використовуються тільки в роботах на прискорювачах дуже високих енергій. Трудомісткість обробки дуже велика; основний часвитрачається виготовлення і особливо обробку фотоматеріалів. [6]
Пухирцеві камери, особливо великі, вкрай дорогі, важкі у виготовленні та складні в експлуатації. [7]
Пухирцева камера працює аналогічно камері Вільсона, тільки в ній використовується перегріта рідина. Реєстрована частка створює на своєму шляху ланцюжок іонів, які є центрами пароутворення. Ланцюжок бульбашок рідини, що закипіла, утворює трек частинки. Камера заповнюється зрідженим газом. У такому середовищі трек коротший, ніж у газі, вдається простежити частинку навіть із великою енергією до її зупинки, що дозволяє розрахувати її найважливіші характеристики. Такі камери зараз використовуються для реєстрації частинок, отриманих на потужних прискорювачах. [8]
Бульбашкова камера застосовується в експериментах на прискорювачах. Вона наповнюється рідиною, яка в певний момент часу вводиться (скиданням тиску) в перегрітий стан. Роль цих центрів грають іони, що утворюються вздовж треку зарядів. Поки бульбашки мають розмір С1 мм, їх висвітлюють імпульсним джерелом світла і фотографують. Пухирцеві камери поміщають у маги, поле для вимірювання знака та імпульсу заряд. Камери мають високу просторову роздільну здатність, яка обмежується можливостями фотографії. [9]
Пухирцева камера працює на тому ж принципі швидкого розширення. На ній зручно вивчати початкову стадію вибухового кипіння. Ударний режим можна отримати також при витіканні гарячої рідини ( Т 09 Тк) в атмосферу: Висока швидкість потоку робить малоефективними готові центри пароутворення. Навіть за невеликих перепадів тиску Ар вони не встигають виробляти стільки пари, щоб знизити температуру в кожному перерізі насадка до рівноважного значення. [10]
Пухирцева камера представляєсобою посудину з рідиною, яка за допомогою нагрівача може бути перегріта. Посудина ця з'єднана з пристроєм, що дозволяє створювати над рідиною підвищений тиск і швидко знімати цей тиск. Якщо спочатку нагріти рідину і стиснути її зовнішнім тиском, а потім зняти зовнішній тиск, то рідина, природно, виявиться перегрітою, але протягом достатнього часу для досвіду (кілька десятків секунд) вона не кипить. Якщо в цей момент в камеру влетить швидка частка, то на своєму шляху в рідині вона втратить частину своєї енергії, яка перейде головним чином тепло. Так як рідина перегріта, цього додаткового тепла достатньо для інтенсивного утворення бульбашок на шляху частинки. [11]
Бульбашкова камера здатна виявити трек зарядженої частинки і фіксувати його з точністю до 25 мкм. Вона була винайдена в 1952 р. Дональдом Глейзером і працює в такий спосіб. При проходженні частинки крізь речовину вона іонізує деякі з найближчих атомів і повідомляє деяку кінетичну енергію електронів, що відскакують. При уповільненні цих електронів їхня кінетична енергія зумовлює місцеве нагрівання рідини. Якщо рідина вже була перегріта і шукає собі місця, де б почати закипати, вона і буде закипати в цих окремих нагрітих місцях, бульбашкам, що утворюються, дають можливість рости протягом декількох мілісекунд, після чого виробляється світловий спалах, і вони фотографуються одночасно під декількома різними кутами, так що їхнє положення в просторі може бути відтворене стереографічно. [12]
Пухирцева камера має переваги перед іншими трековими детекторами. Фотоемульсійна камера не має цих недоліків, але в неї є інші. Емульсійні камери не можуть бути зроблені великими. Крім того, процес обробкиподій, зареєстрованих в емульсії, дуже складний і погано піддається автоматизації. [13]
Пухирцева камера поєднує переваги обох методів і не має їх недоліків. При великих розмірах, що зближують її з камерою Вільсона, вона має щільність робочої речовини такого порядку, як фотографічна емульсія. Дуже цінною властивістю бульбашкової камери є можливість використовувати як робочу речовину рідини з найрізноманітнішими властивостями, наприклад пропан, фреон, ксенон, водень, гелій. Це дозволяє вивчати ті чи інші явища найефективніше. [14]
Пухирцеві камери наповнюються зрідженими газами під тиском, і в них підтримується температура трохи нижче точки кипіння. Швидким рухом діафрагми різко зменшують тиск, точка кипіння опускається нижче температури рідини, і вздовж слідів частинок утворюються ланцюжки бульбашок. Камери освітлюються лампами-спалахами та фотографуються декількома фотоапаратами для відновлення просторової картини. Зазвичай бульбашкові камери поміщають у сильне магнітне поле, що дозволяє кривизні треків вимірювати імпульси частинок. Отримані фотографії переглядають та обробляють за допомогою автоматичних систем. [15]