Основные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц Их характеристика.

Различные регистрирующие устройства позволяют изучать в основном заряженные частицы, которые вызывают ионизацию среды, т.е.

при соударении вырывают электрон из атомов частиц среды, сообщая ему энергию ионизации Ei. Однако незаряженные частицы, особенно с большой энергией также могут взаимодействовать с электронами атомов или ядрами и, в конечном итоге, могут быть зарегистрированы. Основные методы и устройства регистрации частиц. Ионизационная камера. Это герметичный сосуд с двумя электродами, заполненный газом (воздух, водород, азот и др.

) при пониженном давлении. Между электродами создается разность потенциалов в пределах 100- 1500 В. Регистрируемая частица, попадая в счетчик, вызывает ионизацию газа и появление тока в цепи. Камера работает в режиме насыщения- все электроны и ионы, образуемые частицей, достигают электродов, поэтому величина тока I пропорциональна числу частиц (интенсивности излучения) N, т.е.

I=kN. Отсутствие или наличие ударной ионизации влияет только на величину тока I, которая в любом случае зависит от количества частиц N. Однако если и дальше увеличивать разность потенциалов, то мы попадаем в область самостоятельного разряда, который вызывается внешней частицей, но не прекращается при последующем отсутствии частиц и нужны специальные устройства для его гашения. Счетчик Гейгера- Мюллера (СГМ). В основе его работы- самостоятельный газовый разряд.

Конструктивно СГМ выполнен в виде стеклянной трубки, покрытой изнутри тонким слоем меди (катод) и центральной вольфрамовой нити (анод). Частицы высоких энергий (b-,g- и др.) проникают через стенку датчика, для a-частиц в торце счетчика делают окошко из алюминиевой фольги или слюды. Возникающий самостоятельный разряд кратковременный, т.к.

разрядный ток создает падение напряжения на сопротивлении R, которое велико и напряжение между электродами счетчика (соответственно и Е) уменьшается настолько, что энергии электронов или ионов qE'l уже недостаточно для ионизации встречных молекул. Происходит быстрая рекомбинация электронов и ионов, газовый разряд прекращается. Счетчик приходит в исходное состояние и может регистрировать следующую частицу. Таким образом каждая частица, попадая в счетчик, дает импульс тока и скачок напряжения на R, который можно регистрировать любым счетчиком импульсов. Если мощность излучения больше, то счетчик не успевает срабатывать и надо воспользоваться ионизационной камерой, в которой I=kN.

Камера Вильсона. Принцип её работы основан на конденсации пересыщенных паров воды или спирта на цепочке ионов, образующихся вдоль траектории движения регистрируемых частиц. Чаще всего камера выполнена в виде цилиндра с черным подвижным дном и стеклянным верхом. Внутри её находятся пары спирта или воды в смеси с аргоном или другим инертным газом. При резком сжатии пары становятся пересыщенными и образующийся трек снимают на черном фоне.

Действуя электрическими или магнитными полями в перпендикулярном вектору скорости частиц направлении, можно изменить траекторию и по её радиусу судить о скорости движения частиц, их массе. Толстослойные пластинки. Способ регистрации основан на действии заряженных частиц или их продуктов распада (взаимодействия с веществом подобно квантам света) при попадании в фотоэмульсию. Так как плотность последней велика, то длина треков частиц невелика (около 1 мм) и обычно такие пластинки обследуют при поперечном срезе под микроскопом. Пузырьковая камера.

Рабочее тело- перегретый жидкий водород (или другое тело), в котором регистрируемые частицы создают центры парообразования в виде треков. Как и в камере Вильсона возможно действие поперечных магнитных (В) и электрических (Е) полей.