चेहरे की देखभाल

1) आवेशित कणों का पता लगाने वाले उपकरणों को डिटेक्टर कहा जाता है। डिटेक्टरों के दो मुख्य प्रकार हैं:अलग

2) (कणों की ऊर्जा की गिनती और निर्धारण): गीजर काउंटर, आयनीकरण कक्ष, आदि;रास्ता

1. (डिटेक्टर के कार्यशील आयतन में कणों के निशानों का निरीक्षण करना और उनकी तस्वीरें लेना संभव बनाता है): क्लाउड चैंबर, बबल चैंबर, मोटी-परत फोटोग्राफिक इमल्शन, आदि।गैस-डिस्चार्ज गीगर काउंटर।

उच्च ऊर्जा के इलेक्ट्रॉनों और \(~\गामा\)-क्वांटा (फोटॉन) को पंजीकृत करने के लिए, एक गीजर-मुलर काउंटर का उपयोग किया जाता है। इसमें एक ग्लास ट्यूब होती है (चित्र 22.4), कैथोड K, एक पतला धातु सिलेंडर, आंतरिक दीवारों से सटा होता है; एनोड ए एक पतली धातु का तार है जो काउंटर की धुरी के साथ फैला हुआ है। ट्यूब गैस से भरी होती है, आमतौर पर आर्गन। काउंटर रिकॉर्डिंग सर्किट में शामिल है। एक नकारात्मक क्षमता को शरीर पर लागू किया जाता है, और एक सकारात्मक क्षमता को धागे पर लागू किया जाता है। एक अवरोधक आर काउंटर के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, जिससे रिकॉर्डिंग डिवाइस को सिग्नल की आपूर्ति की जाती है।

काउंटर प्रभाव आयनीकरण के आधार पर संचालित होता है। मान लीजिए कि एक कण काउंटर से टकराता है और अपने रास्ते में कम से कम एक जोड़ी बनाता है: "आयन + इलेक्ट्रॉन"। इलेक्ट्रॉन, एनोड (फिलामेंट) की ओर बढ़ते हुए, बढ़ती तीव्रता (ए और के ~ 1600 वी के बीच वोल्टेज) के साथ एक क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, उनकी गति तेजी से बढ़ती है, और अपने रास्ते पर वे एक आयन हिमस्खलन बनाते हैं (प्रभाव आयनीकरण होता है)। एक बार धागे पर, इलेक्ट्रॉन इसकी क्षमता को कम कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोधक आर के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है। इसके सिरों पर एक वोल्टेज पल्स दिखाई देता है, जो रिकॉर्डिंग डिवाइस में प्रवेश करता है। प्रतिरोधक के पार एक वोल्टेज गिरता है, एनोड क्षमता कम हो जाती है, और मीटर के अंदर क्षेत्र की ताकत कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप यह घट जाती हैगतिज ऊर्जा

एक गीगर काउंटर प्रति सेकंड 10 4 कणों का पता लगा सकता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों और \(~\गामा\) क्वांटा को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, \(~\गामा\) क्वांटा का उनकी कम आयनीकरण क्षमता के कारण सीधे पता नहीं लगाया जा सकता है। उनका पता लगाने के लिए, ट्यूब की आंतरिक दीवार को एक सामग्री से लेपित किया जाता है, जिसमें से इलेक्ट्रॉनों को \(~\गामा\) क्वांटा द्वारा बाहर निकाला जाता है। इलेक्ट्रॉनों को पंजीकृत करते समय, काउंटर दक्षता 100% होती है, और \(~\गामा\) क्वांटा को पंजीकृत करते समय - केवल 1% के बारे में।

भारी \(~\अल्फा\)-कणों का पंजीकरण कठिन है, क्योंकि काउंटर में पर्याप्त पतली "खिड़की" बनाना मुश्किल है जो इन कणों के लिए पारदर्शी हो।

2. विल्सन चैम्बर.

चैम्बर गैस परमाणुओं को आयनित करने के लिए उच्च-ऊर्जा कणों की क्षमता का उपयोग करता है। विल्सन कक्ष (चित्र 22.5) एक पिस्टन वाला एक बेलनाकार बर्तन है। सिलेंडर का ऊपरी भाग पारदर्शी सामग्री से बना है; बड़ी संख्यापानी या अल्कोहल, जिसके लिए बर्तन का निचला भाग एक परत से ढका होता है गीलामखमल या कपड़ा 2. कक्ष के अंदर एक मिश्रण बनता है तर-बतरवाष्प और वायु. पिस्टन 1 को तेजी से नीचे करते समयमिश्रण रुद्धोष्म रूप से फैलता है, जिसके साथ इसके तापमान में कमी आती है। ठंडा होने के कारण भाप बन जाती है अतिसंतृप्त.

यदि हवा को धूल के कणों से साफ कर दिया जाए, तो संघनन केंद्रों की अनुपस्थिति के कारण भाप का तरल में संघनन मुश्किल होता है। तथापि संघनन केंद्रआयन भी सेवा कर सकते हैं. इसलिए, यदि एक आवेशित कण कक्ष (खिड़की 3 के माध्यम से प्रवेश) के माध्यम से उड़ता है, अपने रास्ते में अणुओं को आयनित करता है, तो आयनों की श्रृंखला पर वाष्प संघनन होता है और कक्ष के अंदर कण का प्रक्षेपवक्र स्थिर छोटी बूंदों के कारण दिखाई देने लगता है। तरल। तरल बूंदों की श्रृंखला एक कण ट्रैक बनाती है। अणुओं की थर्मल गति कण ट्रैक को जल्दी से धुंधला कर देती है, और कण प्रक्षेपवक्र केवल 0.1 सेकेंड के लिए स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं, जो, हालांकि, फोटोग्राफी के लिए पर्याप्त है।

किसी तस्वीर में ट्रैक की उपस्थिति अक्सर किसी को निर्णय लेने की अनुमति देती है प्रकृतिकण और आकारउसकी ऊर्जा।इस प्रकार, \(~\alpha\) कण अपेक्षाकृत मोटा निरंतर निशान छोड़ते हैं, प्रोटॉन एक पतला निशान छोड़ते हैं, और इलेक्ट्रॉन एक बिंदीदार निशान छोड़ते हैं (चित्र 22.6)। ट्रैक का उभरता हुआ विभाजन - एक "कांटा" - चल रही प्रतिक्रिया को इंगित करता है।

चैम्बर को कार्रवाई के लिए तैयार करने और शेष आयनों को साफ करने के लिए, इसके अंदर एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, जो आयनों को इलेक्ट्रोड की ओर आकर्षित करता है, जहां वे बेअसर हो जाते हैं।

सोवियत भौतिकविदों पी. एल. कपित्सा और डी. वी. स्कोबेल्ट्सिन ने कैमरे को एक चुंबकीय क्षेत्र में रखने का प्रस्ताव रखा, जिसके प्रभाव में कणों के प्रक्षेपवक्र आवेश के संकेत के आधार पर एक दिशा या किसी अन्य दिशा में मुड़ जाते हैं। प्रक्षेप पथ की वक्रता की त्रिज्या और पटरियों की तीव्रता कण की ऊर्जा और द्रव्यमान (विशिष्ट आवेश) निर्धारित करती है।

3. बुलबुला कक्ष.वर्तमान में वैज्ञानिक अनुसंधानएक बुलबुला कक्ष का उपयोग किया जाता है. बुलबुला कक्ष में कार्यशील आयतन नीचे तरल से भरा होता है उच्च दबाव, इसे उबलने से बचाना, इस तथ्य के बावजूद कि तरल का तापमान क्वथनांक से अधिक है वायु - दाब. दबाव में तेज कमी के साथ, तरल अधिक गरम हो जाता है और थोड़े समय के लिए अस्थिर अवस्था में रहता है। यदि कोई आवेशित कण ऐसे तरल से उड़ता है, तो उसके प्रक्षेपवक्र के साथ तरल उबल जाएगा, क्योंकि तरल में बनने वाले आयन वाष्पीकरण के केंद्र के रूप में काम करते हैं। इस मामले में, कण के प्रक्षेपवक्र को वाष्प के बुलबुले की एक श्रृंखला द्वारा चिह्नित किया जाता है, अर्थात। दृश्यमान बनाया गया है. उपयोग किए जाने वाले तरल पदार्थ मुख्य रूप से तरल हाइड्रोजन और प्रोपेन सी 3 एच 3 हैं। परिचालन चक्र का समय लगभग 0.1 सेकंड है।

फ़ायदाबादल कक्ष के सामने बुलबुला कक्ष कार्यशील पदार्थ के उच्च घनत्व के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप कण गैस की तुलना में अधिक ऊर्जा खो देता है। कण पथ छोटे हो जाते हैं, और यहां तक ​​कि उच्च-ऊर्जा कण भी कक्ष में फंस जाते हैं। इससे किसी कण की गति और उसकी ऊर्जा की दिशा को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करना और कण के क्रमिक परिवर्तनों और उसके कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का निरीक्षण करना संभव हो जाता है।

4. मोटी फिल्म इमल्शन विधिएल.वी. मायसोव्स्की और ए.पी. ज़्दानोव द्वारा विकसित।

यह फोटोग्राफिक इमल्शन से गुजरने वाले तेज आवेशित कणों के प्रभाव में फोटोग्राफिक परत को काला करने के उपयोग पर आधारित है। ऐसा कण सिल्वर ब्रोमाइड अणुओं के Ag + और Br - आयनों में अपघटन का कारण बनता है और गति के प्रक्षेपवक्र के साथ फोटोग्राफिक इमल्शन को काला कर देता है, जिससे एक गुप्त छवि बनती है। विकसित होने पर, इन क्रिस्टलों में धात्विक चांदी कम हो जाती है और एक कण ट्रैक बनता है। कण की ऊर्जा और द्रव्यमान का आकलन करने के लिए ट्रैक की लंबाई और मोटाई का उपयोग किया जाता है।

उन कणों के ट्रैक का अध्ययन करने के लिए जिनमें बहुत अधिक ऊर्जा होती है और जो लंबे ट्रैक बनाते हैं, बड़ी संख्या में प्लेटों को ढेर किया जाता है।

फोटोइमल्शन विधि का एक महत्वपूर्ण लाभ, उपयोग में आसानी के अलावा, यह है कि यह देता है स्थायी निशानकण, जिनका फिर सावधानीपूर्वक अध्ययन किया जा सकता है। इससे नये अध्ययन में इस पद्धति का व्यापक उपयोग होने लगा प्राथमिक कण. इस विधि द्वारा, इमल्शन में बोरॉन या लिथियम यौगिकों को मिलाकर, न्यूट्रॉन के अंशों का अध्ययन किया जा सकता है, जो बोरॉन और लिथियम नाभिक के साथ प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, \(~\alpha\) कण बनाते हैं जो कालापन पैदा करते हैं परमाणु पायस की परत. \(~\alpha\)-कणों के निशानों के आधार पर, न्यूट्रॉन की गति और ऊर्जा के बारे में निष्कर्ष निकाले जाते हैं जिसके कारण \(~\alpha\)-कणों की उपस्थिति हुई।

साहित्य

अक्सेनोविच एल.ए. भौतिकी में हाई स्कूल: लिखित। असाइनमेंट। टेस्ट: पाठ्यपुस्तक। सामान्य शिक्षा प्रदान करने वाले संस्थानों के लिए भत्ता। पर्यावरण, शिक्षा / एल. ए. अक्सेनोविच, एन. एन. राकिना, के. एस. फ़ारिनो; एड. के.एस. फ़ारिनो. - एमएन.: एडुकात्सिया आई व्यवहार्ने, 2004. - पी. 618-621।

कण अनुसंधान के लिए प्रायोगिक तरीके और उपकरण

प्रतियोगिता "मैं कक्षा में जा रहा हूँ"

जी.जी. एमेलिना,
स्कूल का नाम रखा गया रूस के हीरो आई.वी. सर्यचेव,
कोरबलिनो, रियाज़ान क्षेत्र।

कण अनुसंधान के लिए प्रायोगिक तरीके और उपकरण

खुला पाठ. 9वीं कक्षा

यद्यपि प्रस्तावित विषय, कार्यक्रम के अनुसार, 9वीं कक्षा में अध्ययन किया जाता है, सामग्री 11वीं कक्षा के पाठों के लिए भी रुचिकर होगी। - एड.

पाठ के शैक्षिक लक्ष्य: छात्रों को प्राथमिक कणों को रिकॉर्ड करने के लिए उपकरणों से परिचित कराना, उनके संचालन के सिद्धांतों को प्रकट करना, उन्हें प्राथमिक कणों की गति, ऊर्जा, द्रव्यमान, आवेश और ट्रैक द्वारा उनके अनुपात को निर्धारित करना और तुलना करना सिखाना।

पाठ की रूपरेखा

बाहर ले जाना गृहकार्य, लोगों ने अस्थिर प्रणालियों के उदाहरणों को याद किया और पाया (चित्र देखें) और उन्हें अस्थिर स्थिति से निकालने के तरीके।

मैं एक फ्रंटल सर्वेक्षण कर रहा हूं:

सुपरसैचुरेटेड भाप कैसे प्राप्त करें? (उत्तर: बर्तन का आयतन तेजी से बढ़ाएँ। तापमान गिर जाएगा और भाप अतिसंतृप्त हो जाएगी।

यदि सुपरसैचुरेटेड भाप में कोई कण दिखाई दे तो उसका क्या होगा? (उत्तर: यह संघनन का केंद्र होगा और इस पर ओस बनेगी।)

चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कण की गति को कैसे प्रभावित करता है? (उत्तर: किसी क्षेत्र में, कण की गति दिशा में बदलती है, लेकिन परिमाण में नहीं।)

उस बल का नाम क्या है जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र किसी आवेशित कण पर कार्य करता है?

यह कहाँ जा रहा है? (उत्तर: यह लोरेंत्ज़ बल है; यह वृत्त के केंद्र की ओर निर्देशित है।) नई सामग्री की व्याख्या करते समय मैं इसका उपयोग करता हूँ: संदर्भ सारांशबड़ा पोस्टर इसे ब्लैकबोर्ड पर लटकाते हुए, प्रत्येक छात्र के पास एक प्रति है (वे उन्हें अपने साथ घर ले जाएंगे, उन्हें एक नोटबुक में रखेंगे और अगले पाठ में शिक्षक को लौटा देंगे)। मैं एक जगमगाहट काउंटर और एक गीजर काउंटर के बारे में बात कर रहा हूं, जो ट्रैक की तस्वीरों के साथ काम करने में समय बचाने की कोशिश कर रहा है। मैं श्रृंखला कनेक्शन में सर्किट में वोल्टेज के बारे में बच्चों के ज्ञान पर भरोसा करता हूं।: “विकिरण को रिकॉर्ड करने का सबसे सरल साधन एक ल्यूमिनसेंट पदार्थ (लैटिन लुमेन - प्रकाश से) से ढकी हुई स्क्रीन थी। यह पदार्थ तब चमकता है जब कोई आवेशित कण इससे टकराता है, यदि इस कण की ऊर्जा पदार्थ के परमाणुओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। उस स्थान पर जहां कण टकराता है, एक फ्लैश होता है - जगमगाहट (लैटिन स्किंटिलैटियो से - स्पार्कलिंग, स्पार्कलिंग)। ऐसे काउंटरों को जगमगाहट काउंटर कहा जाता है। अन्य सभी उपकरणों का संचालन उड़ते हुए कणों द्वारा पदार्थ के परमाणुओं के आयनीकरण पर आधारित है।

कणों का पता लगाने के लिए पहला उपकरण गीगर द्वारा आविष्कार किया गया था और मुलर द्वारा सुधार किया गया था। गीगर-मुलर काउंटर (कणों को रिकॉर्ड और गिनता है) एक धातु सिलेंडर है जो अक्रिय गैस (उदाहरण के लिए, आर्गन) से भरा होता है, जिसके अंदर दीवारों से अलग धातु का धागा होता है। सिलेंडर बॉडी पर एक नकारात्मक क्षमता लागू की जाती है, और फिलामेंट पर एक सकारात्मक क्षमता लागू की जाती है, ताकि उनके बीच लगभग 1500 वी का वोल्टेज बनाया जा सके, उच्च, लेकिन गैस को आयनित करने के लिए पर्याप्त नहीं। गैस के माध्यम से उड़ने वाला एक आवेशित कण अपने परमाणुओं को आयनित करता है, दीवारों और फिलामेंट के बीच एक डिस्चार्ज होता है, सर्किट बंद हो जाता है, करंट प्रवाहित होता है, और एक वोल्टेज ड्रॉप यूआर = आईआर प्रतिरोध आर के साथ लोड अवरोधक पर बनाया जाता है, जिसे हटा दिया जाता है रिकॉर्डिंग डिवाइस. चूँकि डिवाइस और रेसिस्टर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं (Uist = UR + Uarrib), तो UR में वृद्धि के साथ, सिलेंडर की दीवारों और धागे के बीच वोल्टेज Uarrib कम हो जाता है, और डिस्चार्ज जल्दी बंद हो जाता है, और मीटर ऑपरेशन के लिए तैयार है दोबारा।

1912 में, एक क्लाउड चैंबर प्रस्तावित किया गया था, एक उपकरण जिसे भौतिकविदों ने एक अद्भुत उपकरण कहा था।

छात्र 2-3 मिनट की एक प्रस्तुति देता है, जो पहले से तैयार की जाती है, जिसमें माइक्रोवर्ल्ड के अध्ययन के लिए क्लाउड चैंबर के महत्व, इसकी कमियों और सुधार की आवश्यकता को दर्शाया गया है। मैं संक्षेप में कैमरे की संरचना का परिचय देता हूं और इसे दिखाता हूं ताकि छात्र अपना होमवर्क तैयार करते समय यह ध्यान रखें कि कैमरे को विभिन्न तरीकों से डिजाइन किया जा सकता है (पाठ्यपुस्तक में - पिस्टन के साथ सिलेंडर के रूप में)। नमूना पाठ: “चैंबर एक धातु या प्लास्टिक की अंगूठी 1 है, जो कांच की प्लेटों के साथ ऊपर और नीचे कसकर बंद होती है। प्लेटें दो (ऊपरी और निचले) धातु के छल्ले 3 के माध्यम से चार बोल्ट 4 के साथ नट के साथ शरीर से जुड़ी होती हैं। कक्ष की पार्श्व सतह पर रबर बल्ब 5 को जोड़ने के लिए एक पाइप है। कक्ष के अंदर एक रेडियोधर्मी दवा रखी गई है। शीर्ष कांच की प्लेट की आंतरिक सतह पर एक पारदर्शी प्रवाहकीय परत होती है। कैमरे के अंदर स्लिट्स की एक श्रृंखला के साथ एक धातु कुंडलाकार डायाफ्राम है। इसे नालीदार डायाफ्राम 6 के खिलाफ दबाया जाता है, जो चैम्बर के कामकाजी स्थान की साइड की दीवार है और भंवर वायु आंदोलनों को खत्म करने का काम करती है।

छात्र को एक सुरक्षा ब्रीफिंग दी जाती है जिसके बाद एक प्रयोग किया जाता है जो बताता है कि क्लाउड चैंबर कैसे काम करता है और दर्शाता है कि ठोस कण या आयन संक्षेपण के नाभिक हो सकते हैं। कांच के फ्लास्क को पानी से धोया जाता है और तिपाई पैर में उल्टा रखा जाता है। बैकलाइट स्थापित करें. फ्लास्क का उद्घाटन एक रबर स्टॉपर से बंद किया जाता है जिसमें एक रबर बल्ब डाला जाता है। सबसे पहले, बल्ब को धीरे-धीरे निचोड़ा जाता है और फिर जल्दी से छोड़ दिया जाता है - फ्लास्क में कोई बदलाव नहीं देखा जाता है। फ्लास्क खोला जाता है, जलती हुई माचिस को गर्दन पर लाया जाता है, फिर से बंद किया जाता है और प्रयोग दोहराया जाता है। अब, जैसे-जैसे हवा फैलती है, फ्लास्क घने कोहरे से भर जाता है।

मैं प्रयोग के परिणामों का उपयोग करके क्लाउड चैंबर के संचालन के सिद्धांत की व्याख्या करता हूं। मैं एक कण ट्रैक की अवधारणा का परिचय देता हूं। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि कण और आयन संघनन केंद्र हो सकते हैं। नमूना पाठ: "जब नाशपाती जल्दी से मुक्त हो जाती है (प्रक्रिया रुद्धोष्म है, क्योंकि गर्मी का आदान-प्रदान होता है पर्यावरण) मिश्रण फैलता है और ठंडा होता है, इसलिए कक्ष (फ्लास्क) में हवा जलवाष्प से अतिसंतृप्त हो जाती है। लेकिन वाष्प संघनित नहीं होते, क्योंकि कोई संघनन केंद्र नहीं हैं: कोई धूल कण नहीं, कोई आयन नहीं। माचिस की लौ से कालिख के कणों और आयनों को गर्म करने पर फ्लास्क में डालने के बाद, सुपरसैचुरेटेड जल ​​वाष्प उन पर संघनित हो जाता है। यदि कोई आवेशित कण कक्ष के माध्यम से उड़ता है तो यही बात होती है: यह अपने रास्ते में हवा के अणुओं को आयनित करता है, आयनों की श्रृंखला पर वाष्प संघनन होता है, और कक्ष के अंदर कण के प्रक्षेपवक्र को कोहरे की बूंदों के एक धागे द्वारा चिह्नित किया जाता है, अर्थात। दृश्यमान हो जाता है. क्लाउड चैंबर का उपयोग करके, आप न केवल कणों की गति को देख सकते हैं, बल्कि अन्य कणों के साथ उनकी बातचीत की प्रकृति को भी समझ सकते हैं।

एक अन्य छात्र क्युवेट के साथ एक प्रयोग प्रदर्शित करता है।

क्षैतिज प्रक्षेपण के लिए एक उपकरण के साथ एक ग्लास तल के साथ एक घर का बना क्युवेट स्थापित किया गया है। क्युवेट के गिलास पर पिपेट से पानी की बूंदें डाली जाती हैं और गेंद को धकेला जाता है। अपने रास्ते में, गेंद बूंदों से "टुकड़े" फाड़ देती है और एक "ट्रैक" छोड़ देती है। इसी तरह, कक्ष में, कण गैस को आयनित करते हैं, आयन संघनन केंद्र बन जाते हैं और "एक ट्रैक भी बनाते हैं।" वही प्रयोग चुंबकीय क्षेत्र में कणों के व्यवहार का स्पष्ट विचार देता है। प्रयोग का विश्लेषण करते समय, हम दूसरे पोस्टर पर रिक्त स्थानों को आवेशित कणों की गति की विशेषताओं से भरते हैं:

ट्रैक जितना लंबा होगा, कण की ऊर्जा (ऊर्जा) उतनी ही अधिक होगी और माध्यम का घनत्व उतना ही कम होगा।

कण का (आवेश) जितना अधिक होगा और उसका (वेग) जितना कम होगा, ट्रैक की मोटाई उतनी ही अधिक होगी।

जब कोई आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो ट्रैक घुमावदार हो जाता है, और ट्रैक की वक्रता त्रिज्या जितनी अधिक होती है, कण का (द्रव्यमान) और (गति) उतना ही अधिक होता है और उसका (आवेश) उतना ही कम होता है और (प्रेरण मापांक) चुंबकीय क्षेत्र.

कण ट्रैक के अंत से (बड़े) वक्रता त्रिज्या के साथ अंत तक (छोटे) वक्रता त्रिज्या के साथ चलता है। जैसे-जैसे आप आगे बढ़ते हैं, वक्रता की त्रिज्या घटती जाती है, क्योंकि माध्यम के प्रतिरोध के कारण कण की गति कम हो जाती है।

फिर मैं क्लाउड चैंबर के नुकसान के बारे में बात करता हूं (मुख्य कणों की छोटी रेंज है) और एक सघन माध्यम के साथ एक उपकरण का आविष्कार करने की आवश्यकता है - एक सुपरहीटेड तरल (बबल चैंबर), फोटोग्राफिक इमल्शन। उनका संचालन सिद्धांत समान है, और मेरा सुझाव है कि बच्चे घर पर स्वयं इसका अध्ययन करें।

मैं पी पर ट्रैक की तस्वीरों के साथ काम कर रहा हूं। ड्राइंग पर 242 ट्यूटोरियल। 196. लोग जोड़ियों में काम करते हैं। घर की बाकी ड्राइंग पर काम खत्म करें।

आइए पाठ को संक्षेप में प्रस्तुत करें। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि विचार की गई विधियों का उपयोग करके, केवल आवेशित कणों को ही प्रत्यक्ष रूप से देखा जा सकता है। तटस्थ संभव नहीं हैं, वे पदार्थ को आयनित नहीं करते हैं और इसलिए, ट्रैक का उत्पादन नहीं करते हैं। मैं रेटिंग देता हूं.

गृहकार्य: § 76 (जी.या. मायकिशेव, बी.बी. बुखोवत्सेव। भौतिकी-11। - एम.: शिक्षा, 1991), संख्या 1163 ए.पी. रिमकेविच की समस्या पुस्तक के अनुसार; एलआर नंबर 6 "तैयार तस्वीरों का उपयोग करके आवेशित कणों के ट्रैक का अध्ययन।" औपचारिक बनाएं और सीखें ठीक है.

लेखक के बारे में. गैलिना गेनाडीवना एमेलिना - प्रथम योग्यता श्रेणी की शिक्षिका, शिक्षण अनुभव 16 वर्ष। भौतिकी शिक्षकों के क्षेत्रीय पद्धति संघ की बैठकों में सक्रिय रूप से बोलते हैं; एक से अधिक बार उन्होंने क्षेत्र के भौतिकविदों और अपने स्कूल के शिक्षकों को अच्छे खुले पाठ दिए।

उसके छात्र उससे प्यार करते हैं और उसका सम्मान करते हैं।

परमाणु नाभिक की संरचना का अध्ययन परमाणु नाभिक और परमाणु कणों के सहज या मजबूर क्षय की घटना पर विचार करने के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। ढहे हुए परमाणु नाभिक के टुकड़ों की जांच करके और इन टुकड़ों के भाग्य का पता लगाकर, हम नाभिक की संरचना और परमाणु बलों के बारे में निष्कर्ष निकालने में सक्षम हैं। यह बिल्कुल स्वाभाविक है कि सबसे पहले नाभिक के स्वतःस्फूर्त क्षय की घटनाओं, यानी रेडियोधर्मी घटनाओं का विस्तार से अध्ययन किया गया। इसके समानांतर, ब्रह्मांडीय किरणों का अध्ययन शुरू हुआ - विकिरण जिसमें असाधारण भेदन शक्ति होती है और जो हमारे पास आती हैवाह़य ​​अंतरिक्ष . कण पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करते हैंब्रह्मांडीय विकिरण प्रक्षेप्य कणों की भूमिका निभाएँ। काफी समय से कॉस्मिक किरण पर शोध चल रहा थासबसे महत्वपूर्ण तरीके से

प्राथमिक कणों की अंतरपरिवर्तनीयता का अध्ययन करना और यहां तक ​​कि, कुछ हद तक, परमाणु नाभिक का अध्ययन करना। वर्तमान में, त्वरक में निर्मित कणों की धाराओं द्वारा बमबारी से परमाणु नाभिक के विनाश का अध्ययन प्राथमिक महत्व प्राप्त कर रहा है।

जिन प्रायोगिक तरीकों पर अब चर्चा की जाएगी, वे कुछ लक्ष्यों पर परमाणु बमबारी से उत्पन्न ब्रह्मांडीय किरणों और कणों के अध्ययन पर समान रूप से लागू होते हैं।

ट्रेल कैमरे. पहला उपकरण जिसने किसी कण के निशान (ट्रैक) को देखना संभव बनाया वह एक क्लाउड चैम्बर था। यदि कोई तेज़ कण सुपरसैचुरेटेड जल ​​वाष्प वाले कक्ष से उड़ता है, तो अपने रास्ते पर आयन बनाता है, तो ऐसा कण एक निशान छोड़ देता है, जो "पूंछ" के समान होता है जो कभी-कभी हवाई जहाज के बाद आकाश में रहता है। यह पथ संघनित भाप द्वारा निर्मित होता है। कण के पथ को चिह्नित करने वाले आयन वाष्प संघनन के केंद्र हैं - यही कुएं की घटना का कारण हैदृश्यमान निशान

चैम्बर में भाप की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए, पिस्टन को घुमाकर चैम्बर का आयतन बदला जाता है। वाष्प के तीव्र रुद्धोष्म विस्तार से अतिसंतृप्ति की स्थिति उत्पन्न होती है।

यदि ट्रेल कैमरा चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया है, तो प्रक्षेपवक्र की वक्रता से कोई ज्ञात अनुपात पर कण की गति निर्धारित कर सकता है या, इसके विपरीत, ज्ञात गति पर (सीएफ. सूत्र पृष्ठ 406 पर)।

विल्सन कक्ष पहले से ही इतिहास का है। चूँकि चैम्बर गैस से भरा होता है, टकराव दुर्लभ होते हैं। कैमरे की "सफाई" का समय बहुत लंबा है: तस्वीरें केवल 20 सेकंड के बाद ही ली जा सकती हैं। अंततः, निशान एक सेकंड के क्रम के समय तक रहता है, जिससे चित्रों का विस्थापन हो सकता है।

1950 में, बुलबुला कक्ष प्रस्तावित किया गया था, जो कण भौतिकी में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। चैम्बर का पदार्थ अत्यधिक गरम तरल है। एक आवेशित कण आयन बनाता है, और आयनों के पास बुलबुले बनते हैं, जो निशान को दृश्यमान बनाते हैं। यह कैमरा प्रति सेकंड 10 तस्वीरें ले सकता है। कैमरे का सबसे बड़ा दोष यह नियंत्रित करने में असमर्थता है कि यह कैसे चालू होता है। इसलिए, अध्ययन के तहत घटना को पकड़ने वाले किसी एक को चुनने के लिए अक्सर हजारों तस्वीरों की आवश्यकता होती है।

भिन्न सिद्धांत पर आधारित स्पार्क चैम्बर का बहुत महत्व है। यदि समानांतर-प्लेट संधारित्र पर उच्च वोल्टेज लागू किया जाता है, तो प्लेटों के बीच एक चिंगारी उछलेगी। यदि अंतराल में आयन हैं, तो चिंगारी कम वोल्टेज पर उछलेगी। इस प्रकार, प्लेटों के बीच उड़ने वाला एक आयनकारी कण एक चिंगारी पैदा करता है।

एक चिंगारी कक्ष में, कण स्वयं संधारित्र प्लेटों के बीच एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से के लिए उच्च वोल्टेज पर स्विच करता है। हालाँकि, सही समय पर स्विच ऑन करने की संभावना के फायदे नुकसान से कमजोर हो गए हैं: केवल प्लेटों के साथ 45° से अधिक का कोण नहीं बनाने वाले कण दिखाई देते हैं, ट्रेस बहुत छोटा है और सभी माध्यमिक घटनाओं को प्रकट होने का समय नहीं है खुद।

हाल ही में, सोवियत शोधकर्ताओं ने एक नए प्रकार का ट्रेल कैमरा (तथाकथित स्ट्रीमर कैमरा) प्रस्तावित किया है, जो पहले ही मिल चुका है व्यापक अनुप्रयोग. ऐसे कैमरे का ब्लॉक आरेख चित्र में दिखाया गया है। 237. प्लेटों के बीच गिरने वाला एक कण, जो स्पार्क चैम्बर के विपरीत, एक दूसरे से बड़ी दूरी पर स्थित होता है, एक काउंटर द्वारा पता लगाया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक तर्क उपकरण

प्राथमिक घटनाओं को अलग करता है और उसे चुनता है जिसमें प्रयोगकर्ता की रुचि हो। इस समय, हाई वोल्टेज चालू है कम समयप्लेटों में खिलाया गया. कण के पथ के साथ बनने वाले आयन डैश (स्ट्रीमर) बनाते हैं, जिनकी तस्वीरें खींची जाती हैं। कण का पथ इन डैश द्वारा रेखांकित किया गया है।

यदि तस्वीर डैश की दिशा में ली गई है, तो कण पथ एक बिंदीदार रेखा जैसा दिखता है।

स्ट्रीमर चैम्बर की सफलता उच्च वोल्टेज पल्स के मापदंडों के साथ प्राथमिक आयन से इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन के गठन के सही सहसंबंध पर निर्भर करती है। 30 सेमी की प्लेटों के बीच की दूरी के साथ 90% नियॉन और 10% हीलियम के मिश्रण में, 600,000 वी के वोल्टेज और पल्स समय के साथ अच्छे परिणाम प्राप्त होते हैं, इस मामले में, पल्स को एस के बाद लागू नहीं किया जाना चाहिए प्राथमिक आयनीकरण घटना. इस प्रकार का वेक चैंबर एक जटिल, महंगा सेटअप है जो क्लाउड चैंबर से उतना ही दूर होता है जितना कि आधुनिक कण त्वरक एक इलेक्ट्रॉन ट्यूब से होते हैं।

आयनीकरण काउंटर और आयनीकरण कक्ष।

विकिरण के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक आयनीकरण उपकरण ज्यादातर गैस से भरा एक बेलनाकार संधारित्र होता है; एक इलेक्ट्रोड एक बेलनाकार प्लेट है, और दूसरा सिलेंडर की धुरी के साथ चलने वाला एक धागा या टिप है (चित्र 237 ए)। संधारित्र पर लागू वोल्टेज और मीटर में भरने वाली गैस के दबाव को समस्या कथन के आधार पर एक विशेष तरीके से चुना जाना चाहिए। इस उपकरण के एक सामान्य संस्करण में, जिसे गीजर काउंटर कहा जाता है, सिलेंडर और फिलामेंट पर एक ब्रेकडाउन वोल्टेज लागू किया जाता है। यदि दीवार के माध्यम से या ऐसे मीटर के अंत के माध्यम से यह अंदर चला जाता है

आयनकारी कण, तब संधारित्र के माध्यम से एक वर्तमान पल्स प्रवाहित होगी, जो तब तक जारी रहेगी जब तक कि प्राथमिक इलेक्ट्रॉन और उनके द्वारा बनाए गए स्व-निर्वहन इलेक्ट्रॉन और आयन संधारित्र की सकारात्मक प्लेट तक नहीं पहुंच जाते। इस वर्तमान पल्स को पारंपरिक रेडियो इंजीनियरिंग विधियों द्वारा बढ़ाया जा सकता है और काउंटर के माध्यम से कण के पारित होने को या तो एक क्लिक द्वारा, या प्रकाश की फ्लैश द्वारा, या अंत में, एक डिजिटल काउंटर द्वारा रिकॉर्ड किया जा सकता है।

ऐसा उपकरण उपकरण में प्रवेश करने वाले कणों की संख्या की गणना कर सकता है। इसके लिए केवल एक ही चीज़ आवश्यक है: जब तक अगला कण काउंटर में प्रवेश नहीं करता तब तक वर्तमान पल्स रुक जाना चाहिए। यदि मीटर का ऑपरेटिंग मोड गलत तरीके से चुना गया है, तो मीटर "चोक" होने लगता है और गलत तरीके से गिनती करता है। आयनीकरण काउंटर का रिज़ॉल्यूशन सीमित है, लेकिन फिर भी काफी अधिक है: प्रति सेकंड कणों तक।

आप वोल्टेज को कम कर सकते हैं और एक ऐसा मोड प्राप्त कर सकते हैं जिसमें गठित आयनों की संख्या के अनुपात में एक वर्तमान पल्स संधारित्र (आनुपातिक काउंटर) से होकर गुजरेगा। ऐसा करने के लिए, आपको गैर-आत्मनिर्भर गैस निर्वहन के क्षेत्र में काम करने की आवश्यकता है। प्राथमिक इलेक्ट्रॉन, संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में घूमते हुए, ऊर्जा प्राप्त करते हैं। प्रभाव आयनीकरण शुरू होता है और नए आयन और इलेक्ट्रॉन बनते हैं। काउंटर में उड़ने वाले कण द्वारा बनाए गए प्रारंभिक आयन जोड़े आयन जोड़े में परिवर्तित हो जाते हैं। गैर-आत्मनिर्भर डिस्चार्ज मोड में संचालन करते समय, लाभ एक स्थिर मूल्य होगा और आनुपातिक काउंटर न केवल काउंटर से गुजरने वाले कण के तथ्य को स्थापित करेंगे, बल्कि इसकी आयनीकरण क्षमता को भी मापेंगे।

आनुपातिक काउंटरों के साथ-साथ ऊपर वर्णित गीगर काउंटरों में भी, आयनीकरण बंद होने पर डिस्चार्ज निकल जाता है। गीगर काउंटर के बीच अंतर यह है कि इसमें आने वाला कण एक ट्रिगर तंत्र की तरह काम करता है और ब्रेकडाउन का समय प्रारंभिक आयनीकरण से संबंधित नहीं होता है।

चूंकि आनुपातिक काउंटर किसी कण की आयनीकरण क्षमता पर प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए काउंटर के ऑपरेटिंग मोड का चयन किया जा सकता है ताकि यह केवल एक निश्चित प्रकार के कणों का पता लगा सके।

यदि उपकरण संतृप्त धारा मोड में काम करता है (जिसे वोल्टेज को कम करके प्राप्त किया जा सकता है), तो इसके माध्यम से प्रवाह प्रति यूनिट समय डिवाइस की मात्रा में अवशोषित विकिरण ऊर्जा का एक माप है। इस मामले में, डिवाइस को आयनीकरण कक्ष कहा जाता है। इस मामले में लाभ एकता के बराबर है। आयनीकरण कक्ष का लाभ इसकी अधिक स्थिरता है। आयनीकरण कक्षों के डिज़ाइन काफी भिन्न हो सकते हैं। कक्ष की भराई, दीवार सामग्री, इलेक्ट्रोड की संख्या और आकार अध्ययन के उद्देश्य के आधार पर भिन्न होते हैं। एक घन मिलीमीटर के आयतन वाले छोटे कक्षों के अलावा, किसी को सैकड़ों मीटर तक के आयतन वाले कक्षों से भी निपटना पड़ता है। आयनीकरण के एक निरंतर स्रोत के प्रभाव में, से लेकर कक्षों में धाराएँ उत्पन्न होती हैं

जगमगाहट काउंटर.

प्राथमिक कणों की गिनती के साधन के रूप में एक फ्लोरोसेंट पदार्थ (सिंटिलेशन) की चमक को गिनने की विधि का उपयोग पहली बार रदरफोर्ड ने परमाणु नाभिक की संरचना के अपने शास्त्रीय अध्ययन के लिए किया था। इस विचार का आधुनिक अवतार रदरफोर्ड के सरल उपकरण से बहुत कम समानता रखता है।

कण एक ठोस पदार्थ - फॉस्फोरस में प्रकाश की चमक का कारण बनता है। यह बहुत प्रसिद्ध है बड़ी संख्याजैविक और अकार्बनिक पदार्थ, आवेशित कणों और फोटॉनों की ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करने की क्षमता रखता है। कई फॉस्फोर की पश्चात की चमक की अवधि बहुत कम होती है, एक सेकंड के अरबवें हिस्से के क्रम पर। इससे जगमगाहट काउंटर बनाना संभव हो जाता है उच्च गतिहिसाब किताब। कई फॉस्फोरस के लिए, प्रकाश उत्पादन कणों की ऊर्जा के समानुपाती होता है। इससे कण ऊर्जा के आकलन के लिए काउंटर बनाना संभव हो जाता है।

आधुनिक काउंटरों में, फॉस्फोरस को फोटोमल्टीप्लायरों के साथ जोड़ा जाता है जिनमें दृश्य प्रकाश के प्रति संवेदनशील पारंपरिक फोटोकैथोड होते हैं। विद्युत धारागुणक में बनाया गया, प्रवर्धित किया जाता है और फिर गिनती डिवाइस पर भेजा जाता है।

सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला कार्बनिक फास्फोरस: एन्थ्रेसीन, स्टिलबीन, टेरफिनाइल, आदि। ये सभी रासायनिक यौगिकतथाकथित सुगंधित यौगिकों के एक वर्ग से संबंधित हैं, जो कार्बन परमाणुओं के हेक्सागोन्स से निर्मित होते हैं। इन्हें सिंटिलेटर के रूप में उपयोग करने के लिए, इन पदार्थों को एकल क्रिस्टल के रूप में लिया जाना चाहिए। चूंकि बड़े एकल क्रिस्टल को उगाना कुछ हद तक कठिन है और क्रिस्टल के बाद से कार्बनिक यौगिकबहुत नाजुक हैं, तो प्लास्टिक सिंटिलेटर का उपयोग महत्वपूर्ण रुचि का है - यह पारदर्शी प्लास्टिक में कार्बनिक फास्फोरस के ठोस समाधान को दिया गया नाम है - पॉलीस्टाइनिन या अन्य समान उच्च-पॉलिमर पदार्थ। हैलाइड्स का उपयोग अकार्बनिक फास्फोरस से किया जाता है क्षार धातुएँ, जिंक सल्फाइड, क्षारीय पृथ्वी धातुओं के टंगस्टेट्स।

चेरेनकोव काउंटर।

1934 में, चेरेनकोव ने दिखाया कि जब एक तेज़ आवेशित कण पूरी तरह से शुद्ध तरल या ठोस ढांकता हुआ में चलता है, तो एक विशेष चमक दिखाई देती है, जो पदार्थ के परमाणुओं में ऊर्जा संक्रमण से जुड़ी प्रतिदीप्ति चमक और ब्रेम्सस्ट्रालंग दोनों से मौलिक रूप से भिन्न होती है। जैसे कि एक्स-रे सतत स्पेक्ट्रम। चेरेनकोव विकिरण तब होता है जब एक आवेशित कण एक ढांकता हुआ में प्रकाश प्रसार की चरण गति से अधिक गति से चलता है। विकिरण की मुख्य विशेषता यह है कि यह शंक्वाकार सतह पर कण गति की दिशा में आगे की ओर फैलता है। शंकु कोण सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कण की गति की दिशा के साथ शंकु के जनरेटर का कोण कहां है, वी कण की गति है, माध्यम में प्रकाश की गति है। इस प्रकार, किसी दिए गए अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम के लिए, एक महत्वपूर्ण गति होती है जिसके नीचे कोई विकिरण नहीं होगा। इस क्रांतिक गति पर, विकिरण कण की गति की दिशा के समानांतर होगा। प्रकाश की गति के बहुत करीब गति से चलने वाले कण के लिए, अधिकतम विकिरण कोण देखा जाएगा साइक्लोहेक्सेन के लिए

जैसा कि अनुभव और सिद्धांत से पता चलता है, चेरेनकोव विकिरण स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से दृश्य क्षेत्र में स्थित है।

चेरेनकोव विकिरण पानी में चलते जहाज से धनुष तरंग के निर्माण के समान एक घटना है; इस मामले में, जहाज की गति पानी की सतह पर लहरों की गति से अधिक है।

चावल। 2376 विकिरण की उत्पत्ति को दर्शाता है। एक आवेशित कण अक्षीय रेखा और पथ के साथ चलता है, कण का अनुसरण करने वाला विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कण के प्रक्षेपवक्र के साथ बिंदुओं पर माध्यम को अस्थायी रूप से ध्रुवीकृत करता है।

ये सभी बिंदु गोलाकार तरंगों के स्रोत बन जाते हैं। एक एकल कोण है जिस पर ये गोलाकार तरंगें चरण में होंगी और एक एकल अग्रभाग का निर्माण करेंगी।

आइए एक आवेशित कण के पथ पर दो बिंदुओं पर विचार करें (चित्र 237c)। उन्होंने गोलाकार तरंगें बनाईं, एक समय में एक, एक समय में दूसरी, जाहिर है, कण को ​​इन दो बिंदुओं के बीच यात्रा करने में समय लगा। इन दोनों तरंगों के एक ही चरण में किसी कोण 9 पर प्रसारित होने के लिए, यह आवश्यक है कि पहली किरण का यात्रा समय दूसरी किरण के यात्रा समय से एक समय अधिक हो। समय में कण द्वारा तय किया गया पथ है तरंग समान समय में दूरी तय करेगी यहाँ से हमें उपरोक्त सूत्र प्राप्त होता है:

चेरेनकोव विकिरण का उपयोग किया जाता है हाल ही मेंप्राथमिक कणों को पंजीकृत करने के एक तरीके के रूप में बहुत व्यापक रूप से। इस घटना पर आधारित काउंटरों को चेरेनकोव काउंटर कहा जाता है। चमकदार पदार्थ को, जगमगाहट काउंटरों की तरह, फोटोमल्टीप्लायरों और एम्पलीफायरों के साथ जोड़ा जाता है

फोटोइलेक्ट्रिक करंट. चेरेनकोव काउंटरों के कई डिज़ाइन हैं।

चेरेनकोव काउंटरों के कई फायदे हैं। इसमे शामिल है तेज गतिगणना और प्रकाश की गति के बहुत करीब गति से चलने वाले कणों के आवेशों को निर्धारित करने की क्षमता (हमने यह नहीं कहा कि प्रकाश उत्पादन कण के आवेश पर तेजी से निर्भर करता है)। केवल चेरेनकोव काउंटरों की मदद से किसी आवेशित कण की गति का प्रत्यक्ष निर्धारण, किसी अल्ट्राफास्ट कण के चलने की दिशा का निर्धारण आदि जैसी महत्वपूर्ण समस्याओं को हल किया जा सकता है।

काउंटरों की नियुक्ति.

प्राथमिक कणों के परिवर्तन और अंतःक्रिया की विभिन्न प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, न केवल किसी दिए गए स्थान पर एक कण की उपस्थिति को नोट करने में सक्षम होना आवश्यक है, बल्कि उसी कण के आगे के भाग्य का पता लगाने में भी सक्षम होना आवश्यक है। ऐसी समस्याओं को सामान्यीकृत गिनती सर्किट के साथ काउंटरों की विशेष व्यवस्था का उपयोग करके हल किया जाता है। उदाहरण के लिए, आप कर सकते हैं विद्युत आरेखदो या दो से अधिक काउंटरों को इस तरह से जोड़ें कि गिनती तभी हो जब सभी काउंटरों में डिस्चार्ज बिल्कुल एक ही समय पर शुरू हो। यह इस बात का प्रमाण हो सकता है कि एक ही कण सभी काउंटरों से होकर गुजरा है। काउंटरों के इस स्विचिंग को "मैचिंग स्विचिंग" कहा जाता है।

मोटी परत वाले फोटोग्राफिक इमल्शन की विधि।

जैसा कि ज्ञात है, फोटोग्राफिक प्लेटों की प्रकाश संवेदनशील परत एक जिलेटिन फिल्म होती है जिसमें सिल्वर ब्रोमाइड माइक्रोक्रिस्टल पेश किए जाते हैं। फोटोग्राफिक प्रक्रिया का आधार इन क्रिस्टलों का आयनीकरण है, जिसके परिणामस्वरूप सिल्वर ब्रोमाइड की कमी होती है। यह प्रक्रिया न केवल प्रकाश के प्रभाव में, बल्कि आवेशित कणों के प्रभाव में भी होती है। यदि कोई आवेशित कण इमल्शन के माध्यम से उड़ता है, तो इमल्शन में एक छिपा हुआ निशान दिखाई देगा, जिसे फोटोग्राफिक प्लेट विकसित होने के बाद देखा जा सकता है। फोटोग्राफिक इमल्शन में मौजूद निशान उस कण के बारे में कई विवरण बताते हैं जिसके कारण ये बने। अत्यधिक आयनीकरण करने वाले कण एक चिकना अवशेष छोड़ते हैं। चूँकि आयनीकरण कणों के आवेश और गति पर निर्भर करता है, इसलिए ट्रेस की उपस्थिति ही बहुत कुछ कहती है। फोटोग्राफिक इमल्शन में एक कण की दूरी (ट्रैक) द्वारा मूल्यवान जानकारी प्रदान की जाती है; ट्रेस की लंबाई मापकर कण की ऊर्जा निर्धारित की जा सकती है।

पतले इमल्शन के साथ पारंपरिक फोटोग्राफिक प्लेटों का उपयोग करने वाले अनुसंधान का इस उद्देश्य के लिए बहुत कम उपयोग होता है परमाणु भौतिकी. ऐसी प्लेटें केवल उन्हीं कणों को रिकॉर्ड करेंगी जो प्लेट के साथ सख्ती से चलते हैं। मायसोव्स्की और ज़्दानोव, साथ ही कुछ साल बाद इंग्लैंड में पॉवेल ने इमल्शन मोटाई के करीब फोटोग्राफिक प्लेटें पेश कीं (साधारण प्लेटों के लिए परत की मोटाई सौ गुना कम है)। फोटो विधि अपनी स्पष्टता, किसी कण के नष्ट होने पर होने वाले परिवर्तन की जटिल तस्वीर देखने की क्षमता के लिए मूल्यवान है।

चित्र में. 238 इस विधि द्वारा प्राप्त एक विशिष्ट तस्वीर दिखाता है। बिंदुओं पर परमाणु परिवर्तन हुए।

इस पद्धति के नवीनतम संस्करण में, बड़ी मात्रा वाले इमल्शन कक्षों का उपयोग उस माध्यम के रूप में किया जाता है जिसमें कण ट्रैक रिकॉर्ड किए जाते हैं।

प्रेक्षणों का विश्लेषण करने की विधियाँ।

वर्णित उपकरणों की सहायता से, शोधकर्ता के पास प्राथमिक कण के सभी सबसे महत्वपूर्ण स्थिरांक निर्धारित करने का अवसर होता है: गति और ऊर्जा, बिजली का आवेश, द्रव्यमान; इन सभी मापदंडों को काफी उच्च सटीकता के साथ निर्धारित किया जा सकता है। कण प्रवाह की उपस्थिति में, प्राथमिक कण के स्पिन और उसके चुंबकीय क्षण का मूल्य निर्धारित करना भी संभव है। यह चुंबकीय क्षेत्र में किरण विभाजन के उसी प्रयोग द्वारा किया जाता है, जिसका वर्णन पृष्ठ 171 पर किया गया था।

यह याद रखना चाहिए कि केवल आवेशित कण ही ​​प्रत्यक्ष रूप से देखे जाते हैं। तटस्थ कणों और फोटॉनों पर सभी डेटा अप्रत्यक्ष रूप से आवेशित कणों पर इन अदृश्य कणों की कार्रवाई की प्रकृति का अध्ययन करके प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, अदृश्य कणों के बारे में प्राप्त आंकड़ों में उच्च स्तर की विश्वसनीयता होती है।

प्राथमिक कणों के सभी प्रकार के परिवर्तनों के अध्ययन में गति और ऊर्जा के संरक्षण के नियमों का अनुप्रयोग एक आवश्यक भूमिका निभाता है। चूँकि हम तेज़ कणों से निपट रहे हैं, ऊर्जा संरक्षण के नियम को लागू करते समय, द्रव्यमान में संभावित परिवर्तन को ध्यान में रखना आवश्यक है।

आइए मान लें कि तस्वीर में "कांटा" के रूप में कणों का एक निशान है। पहला कण दो कणों में बदल गया: दूसरा और तीसरा। फिर निम्नलिखित संबंधों को संतुष्ट होना चाहिए। सबसे पहले, पहले कण का संवेग परिणामी कणों के संवेग के सदिश योग के बराबर होना चाहिए:

द्रव्यमान अंतर कहां है

परमाणु भौतिकी के संपूर्ण अनुभव से पता चलता है कि प्राथमिक कणों के किसी भी परिवर्तन के दौरान संरक्षण के नियम सख्ती से संतुष्ट होते हैं। यह हमें एक तटस्थ कण के गुणों को निर्धारित करने के लिए इन कानूनों का उपयोग करने की अनुमति देता है जो फोटोग्राफिक इमल्शन में कोई निशान नहीं छोड़ता है और गैस को आयनित नहीं करता है। यदि एक फोटोग्राफिक प्लेट पर दो अपसारी ट्रैक देखे जाते हैं, तो शोधकर्ता के लिए यह स्पष्ट है: जिस बिंदु से ये ट्रैक अलग होते हैं, वहां एक तटस्थ कण का परिवर्तन हुआ है। परिणामी कणों के संवेग, ऊर्जा और द्रव्यमान का निर्धारण करके, तटस्थ कण के मापदंडों के मूल्य के बारे में विश्वसनीय निष्कर्ष निकाला जा सकता है। इस प्रकार न्यूट्रॉन की खोज हुई, और इस प्रकार हम न्यूट्रिनो और तटस्थ मेसॉन का आकलन करते हैं, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी।

पाठ मकसद

• शैक्षिक: आवेशित कणों को रिकॉर्ड करने के तरीकों का एक विचार दें, प्रत्येक विधि की विशेषताओं को प्रकट करें, मुख्य पैटर्न की पहचान करें, विधियों के अनुप्रयोग का अध्ययन करें।
• विकासात्मक: पाठ के लिए व्यक्तिगत तैयारी के माध्यम से स्मृति, सोच, धारणा, ध्यान, भाषण विकसित करना; अतिरिक्त साहित्य और इंटरनेट संसाधनों के साथ काम करने में कौशल विकसित करना।
• शैक्षिक: शैक्षिक प्रेरणा विकसित करें, विश्व विज्ञान में घरेलू वैज्ञानिकों के योगदान का अध्ययन करके देशभक्ति पैदा करें।

पाठ प्रगति

І . सैद्धांतिक सामग्री से स्वयं को परिचित कराएं।

सैद्धांतिक जानकारी

परमाणु घटना का अध्ययन करने के लिए प्राथमिक कणों और विकिरण को रिकॉर्ड करने की कई विधियाँ विकसित की गई हैं। आइए उनमें से कुछ पर नज़र डालें जो सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं।

1) गैस-डिस्चार्ज गीगर काउंटर

गीगर काउंटर स्वचालित कण गिनती के लिए सबसे महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है। काउंटर में एक कांच की ट्यूब होती है जो अंदर से धातु की परत (कैथोड) से लेपित होती है और ट्यूब की धुरी (एनोड) के साथ एक पतली धातु का धागा चलता है।

ट्यूब गैस से भरी होती है, आमतौर पर आर्गन। काउंटर प्रभाव आयनीकरण के आधार पर संचालित होता है। एक आवेशित कण (इलेक्ट्रॉन, Υ-कण, आदि), गैस के माध्यम से उड़ते हुए, परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को हटाता है और सकारात्मक आयन और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाता है। एनोड और कैथोड (उन पर उच्च वोल्टेज लागू होता है) के बीच विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को उस ऊर्जा में त्वरित करता है जिस पर प्रभाव आयनीकरण शुरू होता है। आयनों का एक हिमस्खलन होता है, और काउंटर के माध्यम से धारा तेजी से बढ़ जाती है। इस मामले में, लोड अवरोधक आर पर एक वोल्टेज पल्स उत्पन्न होता है, जिसे रिकॉर्डिंग डिवाइस को खिलाया जाता है। काउंटर द्वारा उस पर पड़ने वाले अगले कण को ​​पंजीकृत करने के लिए, हिमस्खलन निर्वहन को बुझाना होगा। ऐसा अपने आप होता है.

गीजर काउंटर का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों और वाई-क्वांटा (उच्च-ऊर्जा फोटॉन) को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है, हालांकि, वाई-क्वांटा को उनकी कम आयनीकरण क्षमता के कारण सीधे रिकॉर्ड नहीं किया जाता है। उनका पता लगाने के लिए, ट्यूब की भीतरी दीवार पर एक ऐसी सामग्री का लेप लगाया जाता है जिससे Y-क्वांटा इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है।

काउंटर इसमें प्रवेश करने वाले लगभग सभी इलेक्ट्रॉनों को पंजीकृत करता है; जहां तक ​​वाई-क्वांटा का सवाल है, यह सौ में से लगभग केवल एक वाई-क्वांटम दर्ज करता है। भारी कणों (उदाहरण के लिए, जे-कण) का पंजीकरण मुश्किल है, क्योंकि इन कणों के लिए पारदर्शी काउंटर में पर्याप्त पतली "खिड़की" बनाना मुश्किल है।

2) बादल कक्ष

क्लाउड चैंबर की क्रिया पानी की बूंदों को बनाने के लिए आयनों पर सुपरसैचुरेटेड वाष्प के संघनन पर आधारित होती है। ये आयन एक गतिमान आवेशित कण द्वारा इसके प्रक्षेप पथ के साथ निर्मित होते हैं।

उपकरण एक सिलेंडर है जिसमें पिस्टन 1 (चित्र 2) है, जो एक सपाट कांच के ढक्कन 2 से ढका हुआ है। कक्ष का कार्यशील आयतन गैस से भरा होता है, जिसमें संतृप्त भाप होती है। जब पिस्टन तेजी से नीचे की ओर बढ़ता है, तो आयतन में गैस रुद्धोष्म रूप से फैलती है और ठंडी होकर सुपरसैचुरेटेड हो जाती है। जब कोई कण अपने मार्ग में आयन बनाते हुए इस स्थान से उड़ता है, तो इन आयनों पर संघनित वाष्प की बूंदें बन जाती हैं। कैमरे में कण प्रक्षेपवक्र (ट्रैक) का एक निशान कोहरे की एक पट्टी के रूप में दिखाई देता है (चित्र 3), जिसे देखा और फोटो खींचा जा सकता है। ट्रैक एक सेकंड के दसवें हिस्से के लिए मौजूद रहता है। पिस्टन को उसकी मूल स्थिति में लौटाना और आयनों को हटाना विद्युत क्षेत्र, रुद्धोष्म विस्तार फिर से किया जा सकता है। इस प्रकार, कैमरे के साथ प्रयोग बार-बार किए जा सकते हैं।

यदि कैमरे को विद्युत चुंबक के ध्रुवों के बीच रखा जाता है, तो कणों के गुणों का अध्ययन करने की कैमरे की क्षमताओं में काफी विस्तार होता है। इस मामले में, लोरेंत्ज़ बल गतिमान कण पर कार्य करता है, जिससे प्रक्षेपवक्र की वक्रता से कण के आवेश और उसके संवेग का मान निर्धारित करना संभव हो जाता है। चित्र 4 इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन ट्रैक की तस्वीरों को डिकोड करने का एक संभावित संस्करण दिखाता है। चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण वेक्टर बी ड्राइंग के पीछे ड्राइंग विमान के लंबवत निर्देशित है। पॉज़िट्रॉन बाईं ओर विक्षेपित होता है, और इलेक्ट्रॉन दाईं ओर।

3 ) बुलबुला कक्ष

यह एक क्लाउड चैंबर से अलग है जिसमें चैंबर की कार्यशील मात्रा में सुपरसैचुरेटेड वाष्प को सुपरहीटेड तरल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, अर्थात। एक तरल पदार्थ जो अपने दबाव से कम दबाव में होता है संतृप्त वाष्प.

ऐसे तरल पदार्थ के माध्यम से उड़ते हुए, एक कण वाष्प के बुलबुले की उपस्थिति का कारण बनता है, जिससे एक ट्रैक बनता है (चित्र 5)।

प्रारंभिक अवस्था में, पिस्टन तरल को संपीड़ित करता है। दबाव में तेज कमी के साथ, तरल का क्वथनांक परिवेश के तापमान से कम होता है।

द्रव अस्थिर (अति गरम) अवस्था में आ जाता है। यह कण के पथ पर बुलबुले की उपस्थिति सुनिश्चित करता है। हाइड्रोजन, क्सीनन, प्रोपेन और कुछ अन्य पदार्थों का उपयोग कार्यशील मिश्रण के रूप में किया जाता है।

विल्सन कक्ष की तुलना में बुलबुला कक्ष का लाभ कार्यशील पदार्थ के उच्च घनत्व के कारण है। परिणामस्वरूप, कण पथ काफी छोटे हो जाते हैं, और उच्च ऊर्जा के कण भी कक्ष में फंस जाते हैं। यह किसी कण के क्रमिक परिवर्तनों और उसके कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का निरीक्षण करने की अनुमति देता है।

4) मोटी फिल्म इमल्शन विधि

कणों का पता लगाने के लिए क्लाउड चैंबर और बबल चैंबर के साथ-साथ मोटी परत वाले फोटोग्राफिक इमल्शन का उपयोग किया जाता है। फोटोग्राफिक प्लेट इमल्शन पर तेजी से चार्ज होने वाले कणों का आयनीकरण प्रभाव। फोटोग्राफिक इमल्शन में बड़ी संख्या में सिल्वर ब्रोमाइड के सूक्ष्म क्रिस्टल होते हैं।

एक तेज़ आवेशित कण, क्रिस्टल में प्रवेश करके, व्यक्तिगत ब्रोमीन परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को हटा देता है। ऐसे क्रिस्टलों की एक श्रृंखला एक गुप्त छवि बनाती है। जब इन क्रिस्टलों में धात्विक चांदी दिखाई देती है, तो चांदी के दानों की श्रृंखला एक कण ट्रैक बनाती है।

ट्रैक की लंबाई और मोटाई का उपयोग कण की ऊर्जा और द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। फोटोग्राफिक इमल्शन के उच्च घनत्व के कारण, ट्रैक बहुत छोटे होते हैं, लेकिन फोटो खींचते समय उन्हें बड़ा किया जा सकता है। फोटोग्राफिक इमल्शन का लाभ यह है कि एक्सपोज़र का समय इच्छानुसार लंबा हो सकता है। इससे दुर्लभ घटनाओं को रिकॉर्ड किया जा सकता है। यह भी महत्वपूर्ण है कि फोटोइमल्शन की उच्च रोक शक्ति के कारण, कणों और नाभिक के बीच देखी गई दिलचस्प प्रतिक्रियाओं की संख्या बढ़ जाती है।

5) जगमगाहट विधि

एक जगमगाहट काउंटर में एक सिंटिलेटर, एक फोटोमल्टीप्लायर और पल्स के प्रवर्धन और गिनती के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण होते हैं। जगमगाहट ऊर्जा को परिवर्तित करती है आयनित विकिरणदृश्य प्रकाश क्वांटा में, जिसका परिमाण कणों और सिंटिलेटर सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है। दृश्यमान प्रकाश क्वांटा, फोटोकैथोड से टकराकर उसमें से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है, जिसकी संख्या फोटोमल्टीप्लायर द्वारा कई गुना बढ़ा दी जाती है। परिणामस्वरूप, फोटोमल्टीप्लायर के आउटपुट पर एक महत्वपूर्ण पल्स बनता है, जिसे फिर एक पुनर्गणना इकाई द्वारा बढ़ाया और गिना जाता है। इस प्रकार, ऊर्जा के कारण ए-या बी-कण, जी-क्वांटम या अन्य परमाणु कण, सिंटिलेटर में एक हल्का फ्लैश-सिंटिलेशन दिखाई देता है, जिसे फिर फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) का उपयोग करके वर्तमान पल्स में परिवर्तित किया जाता है और रिकॉर्ड किया जाता है।

द्वितीय. सैद्धांतिक सामग्री और इंटरनेट संसाधनों का उपयोग करके तालिका भरें

स्पिनथारिस्कोप

गीगर काउंटर

विल्सन चैम्बर

बुलबुला कक्ष

2. युक्ति

3. कण जानकारी

4. कण प्रकार

5. लाभ

6. नुकसान

7. भौतिक नियम

8. संचालन सिद्धांत

9. डिवाइस का उपयोग करके की गई खोजें

तृतीय. प्रयोगशाला करो

विषय: "तैयार तस्वीरों का उपयोग करके आवेशित कणों के ट्रैक का अध्ययन करना"

लक्ष्य:चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए बादल कक्ष में एक प्रोटॉन के ट्रैक के साथ उसके ट्रैक की तुलना करके आवेशित कण की पहचान करें; प्रयोग की त्रुटि का मूल्यांकन करें, तस्वीरों में ट्रैक के विश्लेषण से प्राप्त जानकारी को व्यवस्थित करें, निष्कर्ष और निष्कर्ष बनाएं।

उपकरण: आवेशित कणों के दो ट्रैकों की तैयार तस्वीर। ट्रैक I एक प्रोटॉन है, ट्रैक II एक कण है जिसे पहचानने की आवश्यकता है।

स्पष्टीकरण

इसे निष्पादित करते समय प्रयोगशाला कार्ययह याद रखना चाहिए कि:

• ट्रैक की लंबाई जितनी अधिक होगी, कण की ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी (और माध्यम का घनत्व कम होगा);
• कण का आवेश जितना अधिक होगा और उसकी गति जितनी कम होगी, ट्रैक की मोटाई उतनी ही अधिक होगी;
• जब कोई आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो उसका ट्रैक घुमावदार हो जाता है, और ट्रैक की वक्रता की त्रिज्या जितनी अधिक होती है, कण का द्रव्यमान और गति उतनी ही अधिक होती है और उसका चार्ज और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण का मापांक उतना ही छोटा होता है। .
• कण बड़े वक्रता त्रिज्या वाले ट्रैक के अंत से छोटी वक्रता त्रिज्या वाले अंत की ओर चला गया (जैसे-जैसे यह चलता है, वक्रता की त्रिज्या कम हो जाती है, क्योंकि माध्यम के प्रतिरोध के कारण कण की गति कम हो जाती है)।

कार्य - आदेश

1. दो आवेशित कणों के ट्रैक की तस्वीर देखें। (ट्रैक I प्रोटॉन से संबंधित है, ट्रैक II उस कण से संबंधित है जिसे पहचानने की आवश्यकता है) (चित्र 1 देखें)।
2. उनके प्रारंभिक खंडों में पटरियों की वक्रता की त्रिज्या को मापें (चित्र 2 देखें)।

यहाँ एक छवि होगी:

टेबल कण

सापेक्ष त्रुटि,

6. अतिरिक्त कार्य.

क) कण किस दिशा में चले?

बी) कण ट्रैक की लंबाई लगभग समान है। इसका अर्थ क्या है?

ग) कणों के हिलने से ट्रैक की मोटाई कैसे बदल गई? इससे क्या निष्कर्ष निकलता है?

यहां एक फ़ाइल होगी: /data/edu/files/y1445085758.doc (लारिसा बेलोवा: आवेशित कणों को रिकॉर्ड करने के तरीके)

प्राथमिक कणों को उन निशानों के कारण देखा जा सकता है जो वे पदार्थ से गुजरते समय छोड़ते हैं। निशानों की प्रकृति हमें कण के आवेश, उसकी ऊर्जा, गति आदि के संकेत का आकलन करने की अनुमति देती है। आवेशित कण अपने पथ के साथ अणुओं के आयनीकरण का कारण बनते हैं। तटस्थ कण कोई निशान नहीं छोड़ते हैं, लेकिन वे क्षय के समय आवेशित कणों में या किसी नाभिक से टकराने के समय स्वयं को प्रकट कर सकते हैं। नतीजतन, तटस्थ कणों का भी अंततः उनके द्वारा उत्पन्न आवेशित कणों के कारण होने वाले आयनीकरण द्वारा पता लगाया जाता है।

आयनकारी कणों को पंजीकृत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों को दो समूहों में विभाजित किया गया है। पहले समूह में ऐसे उपकरण शामिल हैं जो किसी कण के गुजरने को रिकॉर्ड करते हैं और इसके अलावा, कुछ मामलों में इसकी ऊर्जा का आकलन करना संभव बनाते हैं। दूसरा समूह तथाकथित ट्रैक उपकरणों द्वारा बनता है, यानी ऐसे उपकरण जो पदार्थ में कणों के निशान (ट्रैक) का निरीक्षण करना संभव बनाते हैं।

रिकॉर्डिंग उपकरणों में एक जगमगाहट काउंटर, एक चेरेंकोव काउंटर, एक आयनीकरण कक्ष, एक गैस-डिस्चार्ज काउंटर और एक अर्धचालक काउंटर शामिल हैं।

1. जगमगाहट काउंटर. किसी पदार्थ के माध्यम से उड़ने वाला एक आवेशित कण न केवल आयनीकरण का कारण बनता है, बल्कि परमाणुओं के उत्तेजना का भी कारण बनता है। अपनी सामान्य अवस्था में लौटकर, परमाणु उत्सर्जित होते हैं दृश्यमान प्रकाश. वे पदार्थ जिनमें आवेशित कण प्रकाश की ध्यान देने योग्य चमक (सिंटिलेशन) उत्पन्न करते हैं, कहलाते हैं फास्फोरस. सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले फॉस्फोरस हैं (सिल्वर द्वारा सक्रिय जिंक सल्फाइड) और (थैलियम द्वारा सक्रिय सोडियम आयोडाइड)।

जगमगाहट काउंटर में फॉस्फोरस होता है, जिससे प्रकाश को एक विशेष प्रकाश गाइड के माध्यम से फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब में आपूर्ति की जाती है। फोटोमल्टीप्लायर के आउटपुट पर प्राप्त दालों की गणना की जाती है। फ्लैश तीव्रता के आनुपातिक पल्स आयाम भी निर्धारित किया जाता है। यह पता लगाए गए कणों के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है। इस प्रकार के काउंटर के लिए, आवेशित कणों का पता लगाने की दक्षता 100% है।

2. चेरेनकोव काउंटर. इस काउंटर के संचालन सिद्धांत की चर्चा पैराग्राफ 3.3.3 में की गई है। (पृ. 84). काउंटरों का उद्देश्य किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की चरण गति से अधिक गति से चलने वाले कणों की ऊर्जा को मापना है। इसके अलावा, काउंटर आपको द्रव्यमान के आधार पर कणों को अलग करने की अनुमति देते हैं। विकिरण के उत्सर्जन के कोण को जानकर, कण की गति निर्धारित करना संभव है, जो ज्ञात द्रव्यमान के साथ, इसकी ऊर्जा निर्धारित करने के बराबर है। यदि कण का द्रव्यमान अज्ञात है, तो इसे कण ऊर्जा के स्वतंत्र माप द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

चेरेनकोव काउंटर स्थापित हैं अंतरिक्ष यानब्रह्मांडीय विकिरण के अध्ययन के लिए.

3. आयनीकरण कक्षगैस से भरा एक विद्युत संधारित्र है, जिसके इलेक्ट्रोड को आपूर्ति की जाती है स्थिर वोल्टेज. पता चला कण, इलेक्ट्रोड के बीच की जगह में प्रवेश करके, गैस को आयनित करता है। संधारित्र प्लेटों पर वोल्टेज का चयन किया जाता है ताकि सभी गठित आयन, एक तरफ, पुनर्संयोजन के लिए समय दिए बिना इलेक्ट्रोड तक पहुंचें, और दूसरी तरफ, इतनी तेजी न हो कि द्वितीयक आयनीकरण उत्पन्न हो। नतीजतन, आवेशित कणों की क्रिया के तहत सीधे उत्पन्न आयन प्लेटों पर एकत्र किए जाते हैं: कुल आयनीकरण धारा को मापा जाता है या एकल कणों का मार्ग दर्ज किया जाता है। बाद वाले मामले में, कैमरा एक काउंटर के रूप में काम करता है।

4. गैस डिस्चार्ज मीटरआमतौर पर यह गैस से भरे धातु सिलेंडर के रूप में होता है, जिसकी धुरी पर एक पतला तार फैला होता है। सिलेंडर कैथोड के रूप में कार्य करता है, तार एनोड के रूप में। आयनीकरण कक्ष के विपरीत, गैस-डिस्चार्ज काउंटर में द्वितीयक आयनीकरण मुख्य भूमिका निभाता है। गैस-डिस्चार्ज काउंटर दो प्रकार के होते हैं: आनुपातिक काउंटर और गीगर-मुलर काउंटर। पहले में, गैस डिस्चार्ज आत्मनिर्भर नहीं है, दूसरे में, यह स्वतंत्र है।

आनुपातिक काउंटरों में, आउटपुट पल्स प्राथमिक आयनीकरण के समानुपाती होता है, यानी, काउंटर में उड़ने वाले कण की ऊर्जा। इसलिए, ये काउंटर न केवल कण को ​​पंजीकृत करते हैं, बल्कि उसकी ऊर्जा को भी मापते हैं।

डिज़ाइन और ऑपरेशन के सिद्धांत में गीगर-मुलर काउंटर आनुपातिक काउंटर से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं है, लेकिन यह स्व-निरंतर निर्वहन के अनुरूप वर्तमान-वोल्टेज विशेषता के क्षेत्र में संचालित होता है, यानी उच्च वोल्टेज के क्षेत्र में, जब आउटपुट पल्स प्राथमिक आयनीकरण पर निर्भर नहीं करता है। यह काउंटर किसी कण की ऊर्जा मापे बिना उसे पंजीकृत करता है। व्यक्तिगत दालों को पंजीकृत करने के लिए, परिणामी स्वतंत्र निर्वहन को बुझाना होगा। ऐसा करने के लिए, एक प्रतिरोध को थ्रेड (एनोड) के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है ताकि मीटर में उत्पन्न डिस्चार्ज करंट डिस्चार्ज को बाधित करने के लिए प्रतिरोध में पर्याप्त वोल्टेज ड्रॉप का कारण बने।

5. सेमीकंडक्टर काउंटर. इस काउंटर का मुख्य तत्व एक अर्धचालक डायोड है, जिसमें कार्य क्षेत्र की बहुत छोटी मोटाई (एक मिलीमीटर का दसवां हिस्सा) होती है। परिणामस्वरूप, काउंटर उच्च-ऊर्जा कणों को पंजीकृत नहीं कर सकता है। लेकिन यह अत्यधिक विश्वसनीय है और चुंबकीय क्षेत्र में काम कर सकता है, क्योंकि अर्धचालकों के लिए मैग्नेटोरेसिस्टिव प्रभाव (चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर प्रतिरोध की निर्भरता) बहुत छोटा है।

संख्या को उपकरणों को ट्रैक करेंइसमें क्लाउड चैंबर, डिफ्यूजन चैंबर, बबल चैंबर और न्यूक्लियर फोटोग्राफिक इमल्शन शामिल हैं।

1. विल्सन चैम्बर. यह 1912 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी विल्सन द्वारा बनाए गए उपकरण का नाम है। एक उड़ते हुए आवेशित कण द्वारा बिछाया गया आयनों का पथ एक बादल कक्ष में दिखाई देता है, क्योंकि तरल पदार्थ का सुपरसैचुरेटेड वाष्प आयनों पर संघनित होता है। चैम्बर आमतौर पर एक कसकर फिटिंग वाले पिस्टन के साथ कांच के सिलेंडर के रूप में बनाया जाता है। सिलेंडर पानी या अल्कोहल वाष्प से संतृप्त तटस्थ गैस से भरा होता है। गैस के तेज विस्तार के साथ, वाष्प अतिसंतृप्त हो जाता है, और कक्ष के माध्यम से उड़ने वाले कणों के प्रक्षेप पथ के साथ कोहरे के ट्रैक बनते हैं, जिनकी विभिन्न कोणों से तस्वीरें खींची जाती हैं। द्वारा उपस्थितिपटरियों से कोई भी उड़ने वाले कणों के प्रकार, उनकी संख्या और उनकी ऊर्जा का अंदाजा लगा सकता है। कैमरे को चुंबकीय क्षेत्र में रखकर, कोई कण प्रक्षेपवक्र की वक्रता से उनके चार्ज के संकेत का अनुमान लगा सकता है।

विल्सन चैम्बर कब काएकमात्र ट्रैक-प्रकार का उपकरण था। हालाँकि, यह अपनी कमियों के बिना नहीं है, जिनमें से मुख्य इसका छोटा होना है कार्य के घंटे, जो अगले लॉन्च के लिए कैमरे को तैयार करने में लगने वाले समय का लगभग 1% है।

2. प्रसारचैम्बर एक प्रकार का विल्सन चैम्बर है। सुपरसैचुरेशन गर्म ढक्कन से ठंडे तल तक अल्कोहल वाष्प के प्रसार द्वारा प्राप्त किया जाता है। तली के पास सुपरसैचुरेटेड वाष्प की एक परत दिखाई देती है, जिसमें उड़ते हुए आवेशित कण ट्रैक बनाते हैं। क्लाउड चैम्बर के विपरीत, एक प्रसार चैम्बर लगातार संचालित होता है।

3. बुलबुलाकैमरा. यह उपकरण भी विल्सन चैम्बर का एक संशोधन है। कार्यशील पदार्थ उच्च दबाव में अत्यधिक गरम किया हुआ तरल होता है। दबाव में अचानक कमी के साथ, तरल एक अस्थिर अत्यधिक गरम अवस्था में स्थानांतरित हो जाता है। एक उड़ने वाला कण तरल के तेज उबलने का कारण बनता है, और प्रक्षेप पथ वाष्प के बुलबुले की एक श्रृंखला द्वारा चिह्नित हो जाता है। ट्रैक की, किसी क्लाउड चैम्बर की तरह, फोटो खींची गई है।

बुलबुला कक्ष चक्रों में संचालित होता है। इसके आयाम क्लाउड चैम्बर के आयामों के समान हैं। तरल वाष्प की तुलना में बहुत सघन होता है, जिससे उच्च-ऊर्जा कणों के निर्माण और क्षय की लंबी श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए कक्ष का उपयोग करना संभव हो जाता है।

4. परमाणु फोटो इमल्शन. इस पता लगाने की विधि का उपयोग करते समय, एक आवेशित कण इमल्शन से होकर गुजरता है, जिससे परमाणुओं का आयनीकरण होता है। इमल्शन विकसित होने के बाद, चांदी के दानों की श्रृंखला के रूप में आवेशित कणों के निशान का पता लगाया जाता है। इमल्शन क्लाउड चैंबर में वाष्प या बुलबुला चैंबर में तरल की तुलना में एक सघन माध्यम है, इसलिए इमल्शन में ट्रैक की लंबाई कम होती है। (इमल्शन में ट्रैक की लंबाई क्लाउड चैम्बर में ट्रैक की लंबाई से मेल खाती है।) फोटोइमल्शन विधि का उपयोग अल्ट्रा-उच्च-ऊर्जा कणों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जो ब्रह्मांडीय किरणों में पाए जाते हैं या त्वरक में उत्पादित होते हैं।

काउंटरों और ट्रैक डिटेक्टरों के फायदे स्पार्क चैंबर्स में संयुक्त होते हैं, जो काउंटरों की रिकॉर्डिंग गति को तेज के साथ जोड़ते हैं पूरी जानकारीकक्षों में उत्पन्न कणों के बारे में। हम कह सकते हैं कि स्पार्क चैम्बर काउंटरों का एक सेट है। स्पार्क चैम्बर्स में सूचना बिना किसी अतिरिक्त प्रक्रिया के तुरंत प्रदान की जाती है। एक ही समय में, कण ट्रैक को कई काउंटरों की क्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।