VII тарау. Ядролық физиканың эксперименталдық әдістері

§7.1 Визуалды әдіс (Тікелей бақылау әдісі)

Эксперименттің мақсаттары мен оны жүргізетін жағдайларына қарай, негізгі сипаттамалары жөнінен бір-бірінен айырмашылығы бар, әртүрлі тіркегіш құрылғылар қолданылады. Осы қарапайым бөлшектерді тіркеуге арналған құралдардың жұмыс істеу принциптеріне тоқталайық.

Оптикалық әдістердің ішіндегі ең қарапайымы сцинтилляциялық әдіс болып табылады. Затқа жоғары энергиялы бөлшек келіп соқтығысқанда, осы соққы нәтижесінде заттан сәуле шығаратын қабілет (люминесценция) яғни жарық әсерінен сцинтилляциялық көрініс пайда болады. Мұндай көрініс беретін затқа цинкті күкірт жатады. Мысалы: жылдам қозғалған альфа бөлшегі келіп соқтығысқанда,одан жарықеткен интенсивтігі өте жоғары жарық сәулесі пайда болады, оны жай көзбен көруге де болады. Осындай ізденісте цинкті күкіртпен қапталған экран бетінен жылдам бөлшектер ағынынан, сол бөлшектер санын есептеп табуға болады. Сцинтилляция әдісін бірінші болып Регенер қолданды. Одан соң Крукс спинтарископ құралын жасап, оның жәрдемімен альфа бөлшегінің фосфор бетіне соқтығысуын зерттеу нәтижесінде сцинтилляция әдісін жетілдірді.

7.1-сурет

Құрылғының (7.1-суретке сәйкес) С табанының үстіне L люминофоры (цинкті күкірт немесе виллемит) бар Д пластинка қойылған. Люминофор В түтікке бекітілген О лупасы арқылы көре аламыз. Лупаны фокустау үшін В түтігі, А түтік ішіне орнатылған. Люминофор S – ине ұшына аздап радий жағылған препарат арқылы сәулеленеді. Осындай қарапайым сапалы құрал бақылауларға қолданылады. Сцинтилляция әдісі бойынша альфа бөлшегінің шашырауын бақылау үшін Резерфорд, Гейгер және Марсдендер де осы құралды пайдаланған болатын. Осы құрал жәрдемімен элементтердің жасанды жіктелуі де ашылды. Бұл әдіс қазіргі таңда қолданылмайды, өйткені бөлшектерді есептеу (санау) үшін бұдан да жетілген жаңа есептегіштер жасалды.

§7.2 Сцинтилляциялық санауыш (тіркегіш)

Сцинтилляциялық санауышта оптикалық сәулеленуден басқа сезімталдығы өте жоғары фотоэлектронды көбейткіш қолданылады. Бұл көбейткіште жылдам электрондар металл бетіне соқтығысып, одан көп мөлшердегі электрондарды бөліп шығаруға негізделген. Бөлінген электрондар электр өрісінде үдетіліп келесі электродқа қарай бағытталады, одан соң сол электродтардың әрқайсысы тағы да бірнеше электрондарды бөліп шығарадыда электр өрісі арқылы үдетіліп олар келесі электродқа қарай бағытталады.

7.2-суретке сәйкес жарық фотогатодқа (фк) түсіп, одан электрон бөлініп шығады да, ол көбейткіштің жылдамдатқыш электродына қарай бағытталады.

7.2-сурет

Көбейткіштің 1,2,3,4 электродтары динодтар деп аталады. Бұл динотронды эффект деген сөзден шыққан (яғни электронмен атқылау нәтижесінде екінші ретті электрондардың шығуы). Әрбір парланған динодтар 1,2,3,4 арасына 100-200В патенциалдар айырымын тудырып бөлініп шыққан электрондар жылдамдатылады. Фотогадоттан бөлінген бір электрон электр өрісі әсерінен үдетіліп бірінші динодқа соқтығысып, одан бірнеше электрондарды бөліп шығарады, динодтан бөлінген электрондар келесі динодқа осындай үлкен үдеумен келіп соқтығысып екінші динодтан, оданда көп электрондар бөлініп шығады. Осылайша соңғы динодтан коллекторға (К) өте көп электрондар көшкіні беріліп, фотогөбейткіштің сыртқы тізбегіне үлкен тог импульсін береді, оны қосымша электрондық аппараттар көмегімен жеңіл тіркеуге болады.

Бұл есептегіштің басқа түріне кристалдық санауыш жатады. Бұлардың сцинтилляторында жылдам бөлшектер жарық шығармайды, тек кристалл атомынан үлкен мөлшерде электрондар бөлініп шығады. Сондықтанда кристалға келіп соққан жылдам бөлшектер әсерінен тізбекте тог импульсі пайда болады да, одан соң ол үдетіледі де сцинтилляциялық санауыш сияқты электрондарды тіркейді.

Сцинтилляциялық санауыштың ажырату қабілеті өте жоғары. Олар сцинтиллятор арқылы өткен бөлшектердің бір-бірінен уақыт айырмашылығы қандай болатындығын, яғни 10^–8 секунтқа дейінгіні ажырата алатындығын баqқаймыз.