Презентация по физике Экспериментальные методы ядерной физики (11 класс)

Экспериментальные методы ядерной физики. Регистрирующие приборы.© ГБОУ СОШ №591 Невского района Санкт-Петербурга учитель Григорьева Л. Н. Альфа-излучениеАльфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа-излучений в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см. пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения. Проникающая способность, наоборот, очень не велика. В воздухе альфа-частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги. Бета-излучениеБета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40 – 150 пар ионов на 1 см. пробега. Проникающая способность намного выше, чем у альфа-излучения, и достигает в воздухе 20 см. Гамма-излучениеГамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздухе – всего несколько пар ионов на 1 см пути. Проникающая способность очень велика – в 50 – 100 раз больше, чем у бета-излучения и составляет в воздухе сотни метров. Явления, сопровождающие прохождение заряженных частиц через веществоЗаряженные частицы(электроны, протоны, альфа-частицы и т.п.)Упругое рассеяниеИонизация атомовВозбуждение атомов, с последующим излучением светаТормозное излучениеНеупругое рассеяние Гамма -излучениеФотоэффект (на атомах)Комптоновское рассеяниеФотоядерный эффектОбразование электрон-позитронных пар Нейтроны Захват ядром с последующим делениемЗахват ядром с образованием радиоактивного изотопаНеупругие столкновения с легкими или водородосодержащими веществами Регистрирующие приборы, основанные на способности частиц ионизировать веществоСчетчики частицТрековые приборыИонизационная камераСчетчики ГейгераКамера ВильсонаПузырьковая камераМетод толстослойных эмульсий Счетчик ГейгераСтеклянная трубкаАнод Катод 𝓔, 𝒓 К регистрирующему устройствуГейгер Ганс Вильгельм (1882-1945) Счетчик ГейгераРабочее тело смесь аргона с воздухом и парами спиртаДавление смеси около 0,1 атм (104Па) Напряжение между анодом и катодом в состоянии готовности от 800 В до 3000 ВРазрешающая способность (число частиц, которые могут быть зарегистрированы за 1 с) от 103 до 1010с−1(бета-излучениеЭффективность регистрации для электронов (бета-излучение) – 100%, для гамма-квантов – 1%Механизм регистрации: электрический разряд в газе в результате ионизации атомов электронным ударом Для повышения эффективности регистрации гамма-излучения используют явление фотоэффекта, для чего стенки сосуда покрывают металлом с малой работой выхода  Камера ВильсонаЧ.Т.ВильсонТреки частиц в камере Вильсона Камера ВильсонаИсточник заряженных частицПоршень Стекло Камера ВильсонаТрековый приборРабочее тело – воздух (водород, гелий, аргон, азот) и насыщенные пары воды и спиртаОбъем камеры от 10−5 до 1 м³Время чувствительности (длительности рабочего цикла) камеры от 0,1 до 1 сМеханизм регистрации: конденсация капелек жидкости на ионах, образованных при движении частиц внутри камерыПри использовании электрического и магнитного полей возможно определение знака заряда, удельного заряда, импульса и энергии частицы  Пузырьковая камераИзобретена Д. Глейзером (США) в 1952 г.Треки частиц в пузырьковой камереПлотность жидкости в тысячи раз больше плотности газа, поэтому можно было увеличить потери энергии частицы на единице длины и наблюдать взаимодействия, которые приводили бы к появлению новых частиц. Пузырьковая камераСтеклянные иллюминаторыПоршень Источник светаОбъективы Фотопленки Пузырьковая камераТрековый приборРабочее тело – жидкий водород, пропан или др. жидкостиДавление в нагретой жидкости (предотвращающее ее кипение) от 3 до 22 атмОбъем камеры от 2∙10−3 до 2,5∙102м³Время чувствительности (длительность рабочего цикла) камеры от 4 до 10 сМеханизм регистрации: вскипание (образование пузырьков) перегретой жидкости на ионах, образованных при прохождении частиц через объем камерыПри использовании электрического и магнитного полей возможно определение знака заряда, удельного заряда, импульса и энергии частицы  Метод толстослойных эмульсийТрековый приборРабочее тело – кристаллики бромистого серебра в растворе желатинаТолщина фотоэмульсий от 25 до 2000 мкм, бромистое серебро составляет 85-87% массы эмульсииВремя чувствительности практически не ограниченоМеханизм регистрации: ионизация атомов брома при прохождении частицы через эмульсию с последующим восстановлением металлического серебра при проявлении эмульсииОпределение направления движения частиц, место возникновения частицы, значение энергии, идентификация частиц Первичная частицаВторичные частицыМесто взаимодействия первичной частицы с ядромМетод толстослойных эмульсий Химический методЕго сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения.. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию.На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70 МП.