§7.3 Иондау камерасы және санауыш

Иондау камерасы мен санауыштар – ядролық бөлшектерді рентген және гамма (γ) сәулелерін бақылауға әрі тіркеуге арналған. Бұлардың жұмысы тәуелсіз газ разрядын пайдалануға негізделген. Олардың принциптік сұлбасы бірдей тек айырмашылығы жұмыс істеу принципі мен конструкциясыәртүрлі.

¹

R

_а

нод

C

₂

7.3-сурет

Иондау камерасы қанығу тогына сәйкес келетін кернеу кезінде жұмыс істейтін прибор. Иондау камерасының екі түрі бар. Оның бірі жеке бөлшектердің импульстарын тіркеу үшін қолданылады. Камераға 7.3-суретке сәйкес ұшып келген бөлшек біршама иондар тудырады да R-кедергі арқылы i-тог жүреді. Бұл бір нүктенің потенциялының артып iR-ге тең болуына әкеп соғады. Бұл потенциал күшейткішке түседі де, күшейген соң есептеу қондырғысын іске қосады. Барлық зарядтар R кедергі арқылы өткеннен соң нүктенің потенциалы қайтадан 0-ге тең болады. Камера жұмысының сипаты бір бөлшек тудырған импульс ұзақтығына байланысты.

Импульс ұзақтығын анықтау үшін С конденсатор астарына q шамасындағы әр аттас зарядтар берсек, онда R – кедергі арқылы тог жүреді де, конденсатор астарындағы q – заряд азая береді. Берілген кернеу

(7.3.1)

(7.3.2)

астардағы – dq зарядтың азаюы іdt шамасына тең - dq = idt;

(7.3.3)

(7.3.2) мен (7.3.3)-ші теңдіктен

(7.3.4)

Бізге электромагниттік бөлімінен белгілі, яғни

(7.3.5)

сондықтан (7.3.4) пен (7.3.5)формуласынан

(7.3.6)

(7.3.6) теңдікті интегралдасақ

(7.3.7)

i = i₀ е ^{– t\Rc}(7.3.8)

егер t = 0; i = i₀: і₀ – тогтың бастапқы мәнін береді.

Теңдіктегі RC = τ - уақыт тұрақтысы деп аталады, бұл шама көп болса, тізбектегі тог солғұрлым біртіндеп баяулап азая береді.

§7.4 Черенков санауышы

Жоғары энергиялы зарядталған бөлшектердің жылдамдығын өлшеу үшін үлкен қолдау тапқан құрал Вавилов - Черенков санауышы болып табылады.

1934 жылы совет физигі П. А. Черенков мөлдір ортада қозғалған электрон жылдамдығы жарықтың фазалық жылдамдығынан үлкен тұрақты жылдамдықпен қозғалған жағдайда, сол ортада жарық шығатынын (жарық толқындары пайда болатынын) ашты. Осылай электрондар жарық жылдамдығынан үлкен жылдамдықпен қозғалғанда шыққан жарық Черенков жарығы деп аталады.

П. А. Черенков радийден шыққан гамма сәулелер ертінді ортасынан өткенде ерітінділердің жарық шығаруын зерттей келіп, гамма – сәулелері өткенде еріткіштердің өздері де өте әлсіз жарық шығаратындығын байқады, зерттеу нәтижесінде гамма – сәулелері таза сұйықтардан (су, бензол т.т.) өтенде де әлгідей әлсіз жарық шығаратындығы байқалды. Бұл жарықтың люминесценцияға жатпайтындығын көрсетті. Сұйықтан гамма сәулелері өткенде байқалатын бұл жарық гамма сәулелер әсерінен сұйықтың атомдарынан (молекулаларынан) бөлініп шыққан шапшаң электрондар шығаратындығы дәлелденілді. сұйықтан радиоактивтік заттан шыққан бета – сәулелер, яғни шапшаң электрондар өткенде де дәл осындай жарық шығаратындығы байқалды. Черенков жарығының бір ерекшелігі сол, бұл жарық тек алға қарай бір бағытта таралады.

Жылдам қозғалған зарядталған бөлшектің (электрон, пазитрон, протон. т.б.) қозғалыс бағытымен оптикалық сәулеленудің сфералық таралу бағытының арасындағы бір белгілі бұрыш (θ) түзіледі, Ол мынадай формула бойынша анықталады.

(7.4.1)

мұндағы n – ортаның сыну көрсеткіші, - бөлшектің жылдамдығы, с-жарық жылдамдығы.

7.4-сурет

θ-бұрышты өлшеу арқылы бөлшектің жылдамдығын анықтауға болады және зарядталған бөлшектің энергиясын өлшей аламыз. Көптеген әртүрлі Черенков санауыштары бар. 7.4-суретке сәйкес осы санауыштың бір түрінің конструкциясының сұлбасы көрсетілген. Мұндағы R – мөлдір заттан (мысалы шыныдан) жасалған цилиндрлік дене, оның жазық негізі жағынан зарядталған жылдам бөлшектер ұшып шығып, цилиндр осіне (00) параллель бағытта -жылдамдықпен қозғалады. Цилиндр ішінде қозғалған зарядталған бөлшек әсерінен орта жарық шығарады. Цилиндр бетіне түскен сәуле одан шағылып толық ішкі шағылу орындалады да, түтіктің конус бетінде (К) тағы шағылып, цилиндр осіне (00) параллель бағытта бағытталып, линзаға (L) түсіп, одан фотокөбейткіштің (Ф) катодына жиналады. Фотогөбейткіштен шыққан сигнал сәйкестелген электрондық үдеткіш жүйеге беріліп, одан соң тіркеледі.