Искровая камера. Искровая камера


Искровая камера

Искровая камера

    Искровая камера – трековый детектор заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка искровых электрических разрядов вдоль траектории её движения.     Искровая камера (рис. 1) обычно представляет собой систему параллельных металлических электродов, пространство между которыми заполнено инертным газом. Расстояние между пластинами от 1-2 см до 10 см. Широко используются проволочные  искровые камеры, электроды которых состоят из множества параллельных проволочек. Внешние управляющие счётчики фиксируют факт попадания заряженной частицы в искровую камеру и инициируют подачу на её электроды короткого (10 – 100 нс) высоковольтного импульса чередующейся полярности так, что между двумя соседними электродами появляется разность потенциалов neaeqv10 кВ. В местах прохождения заряженной частицы между пластинами за счёт ионизации ею атомов среды возникают свободные носители зарядов (электроны, ионы), что вызывает искровой пробой (разряд). Разрядные искры строго локализованы. Они возникают там, где появляются свободные заряды, и поэтому воспроизводят траекторию движения частицы через камеру. Отдельные искровые разряды, направлены вдоль электрического поля (перпендикулярно электродам). Совокупность этих последовательных разрядов формирует трек частицы. Этот трек может быть зафиксирован либо оптическими методами (например, сфотографирован), либо электронными. Пространственное разрешение обычной искровой камерыneaeqv 0.3 мм. Частота срабатывания 10 – 100 Гц. Искровые камеры могут иметь размеры порядка нескольких метров.

Рис. 1. а. - к принципу работы искровой камеры. Управляющие счётчики включены в схему совпадений, б. - внешний вид двухсекционной искровой камеры, в. - распад пиона в искровой камере

    В настоящее время более широкое распространение получила стримерная камера (изобретена в 1963 г. Г.Е. Чиковани и Б.А. Долгошеиным), которую можно считать разновидностью искровой камеры. Она также является управляемым импульсным газоразрядным детектором, в котором разряд обрывается на более ранней стадии, не успевая перейти в искру. Для этого на две параллельные плоские металлические пластины, отстоящие друг от друга на десятки сантиметров (обычные размеры стримерной камеры 1×0.5×0.5 м3), подаётся очень короткий (< 20 нс) высоковольтный импульс, создающий напряжённость электрического поля до 50 кВ/см. Использование столь короткого импульса обеспечивает прекращение разряда на доискровой (стримерной) стадии. Стримеры – это узкие направленные вдоль поля светящиеся каналы ионизованного газа длиной до нескольких миллиметров, возникающие в предпробойной стадии искрового разряда. Стримеры вырастают в сильном электрическом поле в местах ионизации, созданной заряженной частицей. Совокупность стримеров вдоль пути пролёта частицы формирует её трек. Треки обычно фотографируют. По качеству изображения эти треки несколько уступают тем, которые получают в пузырьковых камерах. Типичное пространственное разрешение стримерной камеры 0.2-0.3 мм. Стримерные камеры часто используют совместно с магнитным полем. В них, в отличие от искровых камер, хорошо воспроизводятся треки в любых направлениях.

На головную страницу

Последние изменения 24.04.2014.

nuclphys.sinp.msu.ru

Искровая камера - «Энциклопедия»

ИСКРОВАЯ КАМЕРА, трековый детектор заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка искровых электрических разрядов вдоль траектории её движения. В 1949 году Дж. Койффел (США) впервые наблюдал искровой разряд между параллельными пластинами, вызванный прохождением частицы. Применение искровой камеры в физике элементарных частиц началось после работы японских учёных С. Фукуи и С. Миямото (1959), которые использовали для наполнения искровой камеры инертные газы.

Искровая камераИскровая камера обычно представляет собой систему параллельных металлических пластин (электродов) площадью от десятков см2 до нескольких м2, пространство между которыми заполнено инертным газом. Расстояние между пластинами от 1-2 см до 10 см. Широко используются проволочные искровые камеры, электроды которых состоят из множества параллельных проволочек. Внешние управляющие счётчики фиксируют факт прохождения заряженной частицы через искровую камеру и инициируют подачу на её электроды короткого (от 10 до 100 не) высоковольтного импульса чередующейся полярности так, что между двумя соседними электродами появляется разность потенциалов порядка 10 кВ. В местах прохождения заряженной частицы между электродами за счёт ионизации ею атомов среды возникают свободные носители зарядов (электроны, ионы), что вызывает искровой пробой (разряд). Разрядные искры строго локализованы. Они возникают там, где появляются свободные заряды, и поэтому воспроизводят траекторию движения частицы через камеру (рисунок). Отдельные искровые разряды направлены вдоль электрического поля (перпендикулярно электродам). Совокупность последовательных разрядов формирует трек частицы, который может быть зафиксирован оптическим (фотография) либо электронным (электронно-оптический преобразователь) методом. Пространственное разрешение искровой камеры обычно составляет около 0,3 мм; частота срабатывания порядка 10-100 Гц. Искровые камеры могут иметь размеры порядка нескольких метров. Применяются в ядерной физике и физике элементарных частиц.

Реклама

Лит.: Экспериментальные методы ядерной физики. М., 1966. Ч. 1: Калашникова В. И., Козодоев М. С. Детекторы элементарных частиц; Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. М., 1979.

И. М. Капитонов.

knowledge.su

Искровая камера

        прибор для наблюдения и регистрации траекторий (треков) заряженных частиц. Широко используется для исследования ядерных частиц, ядерных реакций (См. Ядерные реакции), элементарных частиц (См. Элементарные частицы) и космических лучей (См. Космические лучи). В простейшем варианте И. к. представляет собой две плоскопараллельные пластины — электроды, пространство между которыми заполнено газом (чаще Не, Ne или их смесью). Площадь пластин от десятков см2 до нескольких м2. Одновременно с прохождением частицы или с некоторым запозданием (Искровая камера 1 мксек) на электроды И. к. подаётся от импульсного генератора короткий (10—100 нсек) высоковольтный импульс напряжения. В рабочем объёме И. к. создаётся сильное электрическое поле (5—20 кв/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционные детекторы, черенковские счётчики (См. Черенковский счётчик) и т. п.), выделяющих исследуемое событие. Электроны, возникшие вдоль траектории частицы в процессе ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют и возбуждают атомы газа (ударная Ионизация). В результате на очень коротком пути образуются электронно-фотонные лавины, которые в зависимости от амплитуды и длительности импульса либо перерастают в видимый глазом Искровой разряд, либо создают в газе локально светящиеся области небольшого объёма.

         Узкозазорная И. к. (расстояние между электродами Искровая камера1 см) обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков. Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1). Цепочка искр даёт направление траектории (рис. 2).

         В трековой И. к. (расстояние между электродами 3—50 см) искровой разряд точно следует в направлении траектории частицы. Электронно-фотонные лавины, развивающиеся от первичных электронов, в этом случае сливаются в узкий светящийся канал, идущий вдоль трека.

         В стримерной И. к. (расстояние между электродами Искровая камера 5—20 см) лавины от электронов на треке развиваются независимо друг от друга и сопровождаются локальным свечением газа. При кратковременном импульсе (Искровая камера10 нсек) напряжения между электродами И. к. удаётся получить достаточно яркие для фотографирования светящиеся каналы — стримеры, длиной от 3 до 10 мм (рис. 3а, 3б).

         И. к. позволяет, помимо траектории, в ряде случаев определять ионизующую способность частиц. Помещенная в магнитное поле И. к. служит для определения импульсов частиц по кривизне их траекторий (рис. 2). И. к. могут работать при очень интенсивных потоках заряженных частиц на ускорителях, так как время их памяти (время сохранения в объёме газа электронов ионизации) может быть уменьшено до 1 мксек. С другой стороны, И. к. способны работать с большой частотой, так как их мёртвое время (время восстановления камеры после срабатывания) составляет всего несколько мсек.

         Кроме фотографирования, в И. к. широко применяют другие методы съёма информации, позволяющие, в частности, передавать данные с И. к. непосредственно на электронные вычислительные машины (ЭВМ) и автоматически их обрабатывать. Например, в проволочных И. к., имеющих электроды в виде ряда тонких нитей, расположенных на расстоянии Искровая камера 1 мм друг от друга, появление искры сопровождается разрядным током в близлежащей нити; эта информация позволяет определить координаты искры и может быть передана непосредственно на ЭВМ.

         В акустических И. к. с помощью установленных вне зазора пьезокристаллов улавливают ударную волну (См. Ударная волна) в газе, возникающую в момент искрового пробоя. Интервал времени между появлением искры и сигналом в пьезокристалле позволяет определить расстояние искры от кристалла, т. е. координаты искры. Здесь также часто осуществляют непосредственную связь пьезодатчиков с ЭВМ.

         Лит.: Искровая камера, М., 1967; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, [ч. 1]).

         М. И. Дайон.

        

        Рис. 1. Схема узкозазорной искровой камеры (слева).

        

        Рис. 2. Трек частицы в узкозазорной искровой камере (справа).

        

        Рис. 3a. Следы частиц в стримерной искровой камере.

        

        Рис. 3б. Следы частиц в стримерной искровой камере.

slovar.wikireading.ru

ИСКРОВАЯ КАМЕРА - это... Что такое ИСКРОВАЯ КАМЕРА?

- управляемый трековый детектор частиц, действие к-рого основано на возникновении искрового разряда в газе в месте прохождения заряж. частицы. Применяется в ядерной физике (исследование ядерных реакций), физике элементарных частиц (эксперименты на ускорителях), астрофизике (космич. лучи) и медицине. И. к. содержит разрядный промежуток, заполненный газом. Телескоп счётчиков (напр., сцинтилляционных, черенковских) вне И. к. регистрирует факт прохождения частицы через объём камеры и управляет (с помощью электронных устройств) подачей на электроды камеры высоковольтного короткого импульса (10-100 нс) напряжения. Электроны, возникающие в газе камеры на пути заряж. частицы врезультате ионизации атомов газа, в электрич. поле И. к. ускоряются при движении к аноду. Набрав достаточную энергию и сталкиваясь с атомами газа, они возбуждают и ионизуют атомы, освобождая новые электроны. Процесс газового усиления приводит к образованию электронно-фотонных лавин. Когда в головке лавины создаётся концентрация ~108 электронов, образуется стример- сгусток плазмы, распространяющийся вдоль электрич. поля в обоих направлениях. В результате вдоль трека частицы возникает цепочка искровых разрядов (либо локально светящиеся области газа). Цепочка искр воспроизводит траекторию частицы. История И. к. начинается с 1949, когда Дж. У. Койффел (J. W. Keuffel) впервые наблюдал искровой разряд между параллельными пластинами, вызванный прохождением частицы. В 1957 Т. Краншоу (Т. Е. Cranshow) и И. де Бир (I. F. de Beer) применили подачу высоковольтного напряжения на И. к. в форме импульса тотчас после прохождения частицы. Применение И. к. в физике элементарных частиц высоких энергий началось после работы С. Фукуи (S. Fukui) и С. Миямото (S. Miyamoto) (1959), к-рые использовали для наполнения И. к. инертные газы Не, Ne, Аr. Их отличит, характеристика - отсутствие у атомов электронного сродства. В результате этого время образования искры сильно укорачивается, уменьшаются врем, флуктуации, что приводит к существенному улучшению эффективности (вероятности регистрации частицы) И. к. Обычно применяются Ne или Ne+He (70/30), к-рые медленно продуваются через объём И. к. 2 до неск. м 2), но могут использоваться камеры со сферич. и цилиндрич. геометрией. Большое распространение получили т. н. проволочные И. к., электроды к-рых состоят из множества параллельных проволочек. В экспериментах на ускорителях применяются И. к. с площадью электродов в неск. м 2, состоящих из тысяч проволочек, натянутых на расстоянии неск. мм друг от друга. Электрич. сигналы, возникающие на проволочных электродах, используются для получения (съёма) информации о координате частицы. ток. Широкозазорные И. к. регистрируют частицу в виде светящегося трека, следующего в пространстве по направлению траектории заряж. частицы, в т. ч. и при наличии магн. поля, до тех пор, пока угол между направлениями электрич. поля Е и траекторией частицы v[45-50°.При больших углах наступает т. н. проекционный режим, когда вместо одного трека образуется много слабосветящихся искр вдоль направления поля (перпендикулярно электродам). Широкозазорные И. к. регистри руют десятки одноврем. треков в камере с эффективностью ~100%. Угл. точность следования искры вдольтраектории частиц ~1 мрад. Для регистрации треков при v>50° (вплоть до 90°, см. рис.) используют стримерный режим, при к-ром развитие стримера начинается с каждого первичного электрона и обрывается на длине неск. мм (см. Стримерная камера). Высоковольтное напряжение подаётся на И. к. с помощью триггерного устройства, срабатывающего по сигналу телескопа счётчиков. Основой высоковольтного контура для узкозазорных камер является ёмкость с накопленной энергией, передаваемой заданный момент на И. к. В Ne рабочее напряжениь ~10 кВ. Для питания широкозазорных камер используются многоступенчатые импульсные генераторы типа Аркадьева-Маркса, т. к. на камеру с зазором 20-30 см используется напряжение ~200 - 300 кВ. Импульс необходимо подавать как можно быстрее после момента прохождения частицы, чтобы электроны ионизации, созданные вдоль трека в камере, не прилипли к эл.-отрицат. атомам и не отошли за счёт диффузии далеко от трека. Обычно задержка ~100 нс, длительность импульса десятки нс. Для очистки объёма узкозазорных И. к. от зарядов, созданных предыдущими частицами, на камеру подаётся пост, напряжение (200 В), при этом достигается "время памяти" t~1 мкс. В широкозазорных И. к. такое малое tдостигается с помощью малых добавок эл.-отрицат. газов. чувствительность видиконов (ниже, чем у фотоплёнки). Все 3 метода используются в магн. поле. след, способы съёма информации. Метод ферритовых колец, к-рые нанизываются на каждую нить И. к. При прохождении импульса тока через нить её кольцо меняет одно намагнич. состояние на другое. Через кольца продеты считывающие проволоки, связанные с ЭВМ. Ограничений по числу одновременно регистрируемых искр нет. Один искровой промежуток в проволочной И. к. даёт лишь одну координату. Для регистрации второй координаты применяется второй промежуток, но перевёрнутый на 90°. Магнитострикц. метод. Электроды И. к. изготавливаются из ферромагн. проволок, изменяющих размеры при намагничивании (Ni и др.). На конец каждой проволочки надето считывающее кольцо. Искра производит локальную деформацию, распространяющуюся вдоль нити. Время задержки между прохождением искры и регистрацией кольцом сигнала от неё даёт координату. Метод распределения тока. На противоположных концах каждой нити измеряется токовый сигнал от одной и той же искры. Если нить однородна, сигналы делятся в отношении сопротивлений соответствующих участков нити. Отношение сигналов определяет координату искры. Осн. преимущество этого метода - быстрое считывание (через 200 нс после события).Основные характеристики И. к.: координатная точность 0,3-1 мм; время памяти 0,5-1 мкс; частота срабатывания 10-100 Гц; И. к. регистрирует многочастичные события (до сотен частиц).И. к. просты в изготовлении и эксплуатации даже при очень больших размерах. Они удачно сочетают свойства таких трековых детекторов, как пузырьковая камера (точная локализация траекторий заряж. частиц, высокое пространств, разрешение), и таких электронных детекторов, как сцинтилляционные детекторы (высокое быстродействие и временное разрешение). И. к. широко применялись в 1960-75, однако в дальнейшем наибольшее применение получила стримерная камора. Искровая камера, М., 1967; Rice-Evans P., Spark, streamer, proportional and drift chambers, L., 1974.Б. А. Долгошеик.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

dic.academic.ru

Искровая камера - Физическая энциклопедия

ИСКРОВАЯ КАМЕРА - управляемый трековый детектор частиц, действие к-рого основано на возникновении искрового разряда в газе в месте прохождения заряж. частицы. Применяется в ядерной физике (исследование ядерных реакций), физике элементарных частиц (эксперименты на ускорителях), астрофизике (космич. лучи) и медицине. И. к. содержит разрядный промежуток, заполненный газом. Телескоп счётчиков (напр., сцинтилляционных, черенковских) вне И. к. регистрирует факт прохождения частицы через объём камеры и управляет (с помощью электронных устройств) подачей на электроды камеры высоковольтного короткого импульса (10-100 нс) напряжения. Электроны, возникающие в газе камеры на пути заряж. частицы в результате ионизации атомов газа, в электрич. поле И. к. ускоряются при движении к аноду. Набрав достаточную энергию и сталкиваясь с атомами газа, они возбуждают и ионизуют атомы, освобождая новые электроны. Процесс газового усиления приводит к образованию электронно-фотонных лавин. Когда в головке лавины создаётся концентрация ~108 электронов, образуется стример-сгусток плазмы, распространяющийся вдоль электрич. поля в обоих направлениях. В результате вдоль трека частицы возникает цепочка искровых разрядов (либо локально светящиеся области газа). Цепочка искр воспроизводит траекторию частицы. История И. к. начинается с 1949, когда Дж. У. Койффел (J. W. Keuffel) впервые наблюдал искровой разряд между параллельными пластинами, вызванный прохождением частицы. В 1957 Т. Краншоу (Т. Е. Cranshow) и И. де Бир (I. F. de Beer) применили подачу высоковольтного напряжения на И. к. в форме импульса тотчас после прохождения частицы. Применение И. к. в физике элементарных частиц высоких энергий началось после работы С. Фукуи (S. Fukui) и С. Миямото (S. Miyamoto) (1959), к-рые использовали для наполнения И. к. инертные газы Не, Ne, Аr. Их отличит, характеристика - отсутствие у атомов электронного сродства. В результате этого время образования искры сильно укорачивается, уменьшаются врем, флуктуации, что приводит к существенному улучшению эффективности (вероятности регистрации частицы) И. к. Обычно применяются Ne или Ne+He (70/30), к-рые медленно продуваются через объём И. к. Электроды И. к. обычно плоские (площадь пластин от десятков см2 до неск. м2), но могут использоваться камеры со сферич. и цилиндрич. геометрией. Большое распространение получили т. н. проволочные И. к., электроды к-рых состоят из множества параллельных проволочек. В экспериментах на ускорителях применяются И. к. с площадью электродов в неск. м2, состоящих из тысяч проволочек, натянутых на расстоянии неск. мм друг от друга. Электрич. сигналы, возникающие на проволочных электродах, используются для получения (съёма) информации о координате частицы. В узкозазорных И. к. (ширина зазора 1-2 см) искра появляется в месте прохождения заряж. частицы, но следует по направлению внеш. электрич. поля, т. е. перпендикулярно электродам. В эксперименте одновременно применяют много И. к. (стопка) и траектории частиц прослеживаются по картине искр в этих камерах. В широкозазорных И. к. (ширина зазора 10 см) искра следует вдоль траектории (трека) частицы: соседние лавины, образующиеся вдоль ионизованного следа (трека), сливаются вместе и образуют плазм, канал, по к-рому протекает искровой ток. Широкозазорные И. к. регистрируют частицу в виде светящегося трека, следующего в пространстве по направлению траектории заряж. частицы, в т. ч. и при наличии магн. поля, до тех пор, пока угол между направлениями электрич. поля Е и траекторией частицы v[45-50°. 011-30.jpgПри больших углах наступает т. н. проекционный режим, когда вместо одного трека образуется много слабосветящихся искр вдоль направления поля (перпендикулярно электродам). Широкозазорные И. к. регистри руют десятки одноврем. треков в камере с эффективностью ~100%. Угл. точность следования искры вдоль траектории частиц ~1 мрад. Для регистрации треков при v>50° (вплоть до 90°, см. рис.) используют стримерный режим, при к-ром развитие стримера начинается с каждого первичного электрона и обрывается на длине неск. мм (см. Стримерная камера). Высоковольтное напряжение подаётся на И. к. с помощью триггерного устройства, срабатывающего по сигналу телескопа счётчиков. Основой высоковольтного контура для узкозазорных камер является ёмкость с накопленной энергией, передаваемой заданный момент на И. к. В Ne рабочее напряжениь ~10 кВ. Для питания широкозазорных камер используются многоступенчатые импульсные генераторы типа Аркадьева-Маркса, т. к. на камеру с зазором 20-30 см используется напряжение ~200 - 300 кВ. Импульс необходимо подавать как можно быстрее после момента прохождения частицы, чтобы электроны ионизации, созданные вдоль трека в камере, не прилипли к эл--отрицат. атомам и не отошли за счёт диффузии далеко от трека. Обычно задержка ~100 нс, длительность импульса десятки нс. Для очистки объёма узкозазорных И. к. от зарядов, созданных предыдущими частицами, на камеру подаётся пост, напряжение (200 В), при этом достигается "время памяти" t~1 мкс. В широкозазорных И. к. такое малое t достигается с помощью малых добавок эл--отрицат. газов. Существует неск. способов съёма информации с И. к. Фотографич. метод. Использовался при исследовании космич. лучей и в ранних экспериментах на ускорителях. Неудобства метода - в его медленности (ограниченной механич. свойствами фотоаппарата) и отсутствии быстрой информации в "реальном времени". Акустич. метод. Локализация искры определяется интервалом времени между образованием искры и приходом звуковых сигналов к микрофонам, расположенным в разл. частях камеры. Недостаток - сложность регистрации неск. одноврем. событий. В идиконный метод. Состоит в регистрации оптич. сигнала от И. к. При этом производится "оцифровывание" адресов искры с помощью видикона. Недостаток - низкая чувствительность видиконов (ниже, чем у фотоплёнки). Все 3 метода используются в магн. поле. Для проволочных И. к. используются след, способы съёма информации. Метод ферритовых колец, к-рые нанизываются на каждую нить И. к. При прохождении импульса тока через нить её кольцо меняет одно намагнич. состояние на другое. Через кольца продеты считывающие проволоки, связанные с ЭВМ. Ограничений по числу одновременно регистрируемых искр нет. Один искровой промежуток в проволочной И. к. даёт лишь одну координату. Для регистрации второй координаты применяется второй промежуток, но перевёрнутый на 90°. Магнитострикц. метод. Электроды И. к. изготавливаются из ферромагн. проволок, изменяющих размеры при намагничивании (Ni и др.). На конец каждой проволочки надето считывающее кольцо. Искра производит локальную деформацию, распространяющуюся вдоль нити. Время задержки между прохождением искры и регистрацией кольцом сигнала от неё даёт координату. Метод распределения тока. На противоположных концах каждой нити измеряется токовый сигнал от одной и той же искры. Если нить однородна, сигналы делятся в отношении сопротивлений соответствующих участков нити. Отношение сигналов определяет координату искры. Осн. преимущество этого метода - быстрое считывание (через 200 нс после события). Основные характеристики И. к.: координатная точность 0,3-1 мм; время памяти 0,5-1 мкс; частота срабатывания 10-100 Гц; И. к. регистрирует многочастичные события (до сотен частиц). И. к. просты в изготовлении и эксплуатации даже при очень больших размерах. Они удачно сочетают свойства таких трековых детекторов, как пузырьковая камера (точная локализация траекторий заряж. частиц, высокое пространств, разрешение), и таких электронных детекторов, как сцинтилляционные детекторы (высокое быстродействие и временное разрешение). И. к. широко применялись в 1960-75, однако в дальнейшем наибольшее применение получила стримерная камора. Лит.: Искровая камера, М., 1967; Rice-Evans P., Spark, streamer, proportional and drift chambers, L., 1974. Б. А. Долгошеик.

      Предметный указатель      >>   

www.femto.com.ua

Искровая камера - это... Что такое Искровая камера?

        прибор для наблюдения и регистрации траекторий (треков) заряженных частиц. Широко используется для исследования ядерных частиц, ядерных реакций (См. Ядерные реакции), элементарных частиц (См. Элементарные частицы) и космических лучей (См. Космические лучи). В простейшем варианте И. к. представляет собой две плоскопараллельные пластины — электроды, пространство между которыми заполнено газом (чаще Не, Ne или их смесью). Площадь пластин от десятков см2 до нескольких м2. Одновременно с прохождением частицы или с некоторым запозданием (Искровая камера 1 мксек) на электроды И. к. подаётся от импульсного генератора короткий (10—100 нсек) высоковольтный импульс напряжения. В рабочем объёме И. к. создаётся сильное электрическое поле (5—20 кв/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционные детекторы, черенковские счётчики (См. Черенковский счётчик) и т. п.), выделяющих исследуемое событие. Электроны, возникшие вдоль траектории частицы в процессе ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют и возбуждают атомы газа (ударная Ионизация). В результате на очень коротком пути образуются электронно-фотонные лавины, которые в зависимости от амплитуды и длительности импульса либо перерастают в видимый глазом Искровой разряд, либо создают в газе локально светящиеся области небольшого объёма.

         Узкозазорная И. к. (расстояние между электродами Искровая камера1 см) обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков. Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1). Цепочка искр даёт направление траектории (рис. 2).

         В трековой И. к. (расстояние между электродами 3—50 см) искровой разряд точно следует в направлении траектории частицы. Электронно-фотонные лавины, развивающиеся от первичных электронов, в этом случае сливаются в узкий светящийся канал, идущий вдоль трека.

         В стримерной И. к. (расстояние между электродами Искровая камера 5—20 см) лавины от электронов на треке развиваются независимо друг от друга и сопровождаются локальным свечением газа. При кратковременном импульсе (Искровая камера10 нсек) напряжения между электродами И. к. удаётся получить достаточно яркие для фотографирования светящиеся каналы — стримеры, длиной от 3 до 10 мм (рис. 3а, 3б).

         И. к. позволяет, помимо траектории, в ряде случаев определять ионизующую способность частиц. Помещенная в магнитное поле И. к. служит для определения импульсов частиц по кривизне их траекторий (рис. 2). И. к. могут работать при очень интенсивных потоках заряженных частиц на ускорителях, так как время их памяти (время сохранения в объёме газа электронов ионизации) может быть уменьшено до 1 мксек. С другой стороны, И. к. способны работать с большой частотой, так как их мёртвое время (время восстановления камеры после срабатывания) составляет всего несколько мсек.

         Кроме фотографирования, в И. к. широко применяют другие методы съёма информации, позволяющие, в частности, передавать данные с И. к. непосредственно на электронные вычислительные машины (ЭВМ) и автоматически их обрабатывать. Например, в проволочных И. к., имеющих электроды в виде ряда тонких нитей, расположенных на расстоянии Искровая камера 1 мм друг от друга, появление искры сопровождается разрядным током в близлежащей нити; эта информация позволяет определить координаты искры и может быть передана непосредственно на ЭВМ.

         В акустических И. к. с помощью установленных вне зазора пьезокристаллов улавливают ударную волну (См. Ударная волна) в газе, возникающую в момент искрового пробоя. Интервал времени между появлением искры и сигналом в пьезокристалле позволяет определить расстояние искры от кристалла, т. е. координаты искры. Здесь также часто осуществляют непосредственную связь пьезодатчиков с ЭВМ.

         Лит.: Искровая камера, М., 1967; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, [ч. 1]).

         М. И. Дайон.

        

        Рис. 1. Схема узкозазорной искровой камеры (слева).

        

        Рис. 2. Трек частицы в узкозазорной искровой камере (справа).

        

        Рис. 3a. Следы частиц в стримерной искровой камере.

        

        Рис. 3б. Следы частиц в стримерной искровой камере.

dic.academic.ru

Искровая камера - Большая советская энциклопедия

Ядерные реакции, превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами, g-квантами или друг с другом. Для осуществления Я. р. необходимо сближение частиц (двух ядер, ядра и нуклона и т…

Элементарные частицы. Введение. Э. ч. в точном значении этого термина - первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. В понятии "Э. ч." в современной физике…

Космические лучи, поток частиц высокой энергии, преимущественно протонов, приходящих на Землю из мирового пространства (первичное излучение), а также рожденное ими в атмосфере Земли в результате…

Черенковский счётчик, прибор для регистрации заряженных частиц и g-квантов, в котором используется Черенкова-Вавилова излучение. Если заряженная частица движется в среде со скоростью u, превышающей…

Ионизация, образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином "И." обозначают как элементарный акт (И. атома, молекулы), так…

Искровой разряд, искра, одна из форм электрического разряда в газах; возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом - "треском" искры. В природных…

Ударная волна, скачок уплотнения, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит резкое увеличение плотности, давления и скорости вещества. У. в…

Искровая камера, прибор для наблюдения и регистрации траекторий (треков) заряженных частиц. Широко используется для исследования ядерных частиц, ядерных реакций, элементарных частиц и космических лучей. В простейшем варианте И. к. представляет собой две плоскопараллельные пластины — электроды, пространство между которыми заполнено газом (чаще Не, Ne или их смесью). Площадь пластин от десятков см2 до нескольких м2. Одновременно с прохождением частицы или с некоторым запозданием (~ 1 мксек) на электроды И. к. подаётся от импульсного генератора короткий (10—100 нсек) высоковольтный импульс напряжения. В рабочем объёме И. к. создаётся сильное электрическое поле (5—20 кв/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционные детекторы, черенковские счётчики и т. п.), выделяющих исследуемое событие. Электроны, возникшие вдоль траектории частицы в процессе ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют и возбуждают атомы газа (ударная ионизация). В результате на очень коротком пути образуются электронно-фотонные лавины, которые в зависимости от амплитуды и длительности импульса либо перерастают в видимый глазом искровой разряд, либо создают в газе локально светящиеся области небольшого объёма.

Узкозазорная И. к. (расстояние между электродами ~1 см) обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков. Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1). Цепочка искр даёт направление траектории (рис. 2).

В трековой И. к. (расстояние между электродами 3—50 см) искровой разряд точно следует в направлении траектории частицы. Электронно-фотонные лавины, развивающиеся от первичных электронов, в этом случае сливаются в узкий светящийся канал, идущий вдоль трека.

В стримерной И. к. (расстояние между электродами ~ 5—20 см) лавины от электронов на треке развиваются независимо друг от друга и сопровождаются локальным свечением газа. При кратковременном импульсе (~10 нсек)напряжения между электродами И. к. удаётся получить достаточно яркие для фотографирования светящиеся каналы — стримеры, длиной от 3 до 10 мм (рис. 3).

И. к. позволяет, помимо траектории, в ряде случаев определять ионизующую способность частиц. Помещенная в магнитное поле И. к. служит для определения импульсов частиц по кривизне их траекторий (рис. 2). И. к. могут работать при очень интенсивных потоках заряженных частиц на ускорителях, так как время их памяти (время сохранения в объёме газа электронов ионизации) может быть уменьшено до 1 мксек. С другой стороны, И. к. способны работать с большой частотой, так как их мёртвое время (время восстановления камеры после срабатывания) составляет всего несколько мсек.

Кроме фотографирования, в И. к. широко применяют другие методы съёма информации, позволяющие, в частности, передавать данные с И. к. непосредственно на электронные вычислительные машины (ЭВМ) и автоматически их обрабатывать. Например, в проволочных И. к., имеющих электроды в виде ряда тонких нитей, расположенных на расстоянии ~ 1 мм друг от друга, появление искры сопровождается разрядным током в близлежащей нити; эта информация позволяет определить координаты искры и может быть передана непосредственно на ЭВМ.

В акустических И. к. с помощью установленных вне зазора пьезокристаллов улавливают ударную волну в газе, возникающую в момент искрового пробоя. Интервал времени между появлением искры и сигналом в пьезокристалле позволяет определить расстояние искры от кристалла, т. е. координаты искры. Здесь также часто осуществляют непосредственную связь пьезодатчиков с ЭВМ.

Лит.: Искровая камера, М., 1967; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, [ч. 1]).

М. И. Дайон.

allencyclopedia.ru