1. Метод камер

Типичным представителем этого метода является камера Вильсона. Принцип ее действия основан на том, что в пересыщенном паре ионы являются центром конденсации.

Пересыщение пара в камере достигается путем его быстрого адиабатического расширения. Схема камеры изображена ниже.

Е сли в камеру попадает заряженная частица, то при своем движении она создает цепочку ионов, присутствие которых обнаруживается по образованию вокруг них капелек. Освещая камеру после рас-ширения можно фото-графировать пути от-дельных частиц. По характеру этого пути можно определить сорт пролетевшей через камеру частицы (α-частица оставляет сплошной жирный след, β- частица, обладающая большой скоростью,- тонкий след, β- частица с малой скоростью – извилистый след и т.д.).

Д.В.Скобельцын усовершенствовал камеру Вильсона, поместив ее в мощное магнитное поле параллельное оси камеры. В магнитном поле траектории заряженных частиц искривляются. По искривлению траектории можно судить о знаке заряда, а, если известен тип частицы (ее заряд и масса), то по радиусу кривизны траектории можно определить скорость и энергию частицы.

Некоторым видоизменением камеры Вильсона является пузырьковая камера Глезера. Камера заполняется жидкостью при давлении превышающем упругость насыщенного пара. При прохождении через камеру частиц большой энергии происходит резкое уменьшение давления, жидкость кипит, и в ней появляются пузырьки пара. Эти пузырьки возникают в первую очередь на ионах, образовавшихся вдоль пути частицы, и дают след траектории, который можно сфотографировать. Преимущество пузырьковой камеры над камерой Вильсона - значительно большая плотность вещества наполнителя (~ в 1000 раз). Это позволяет использовать ее для регистрации частиц очень высоких энергий, которые тормозятся в пузырьковой камере на отрезках в 1000 раз меньших, чем в камере Вильсона.

2. Метод толстослойных фотопластинок

Быстрые заряженные частицы производят на зерна фотоэмульсии такое же действие как и кванты света. В силу того, что плотность вещества эмульсии в 1000 раз короче следа в воздухе и при энергии частицы порядка 10 МЭВ имеет длину порядка 0,1 мм. Если сделать слой фотоэмульсии порядка 1мм, то в ней можно будет наблюдать след быстрой частицы целиком.

Этот метод разработан советскими учеными Мысовским и Ждановым. В последнее время он нашел применение для изучения взаимодействия быстрых частиц с ядрами атомов.

3. Ионизационные счетчики

Действие их основано на возникновении газового разряда под действием заряженных частиц.

По техническому исполнению они делятся на ионизационные камеры и счетчики с самостоятельным разрядом (или газовые счетчики).

И онизационная камера представляет собой сосуд, наполненный газом, с двумя электродами, на которые подается постоянное напряжение.

Если в камеру попадает заряженная частица, то Она при своем движении образует ионы. При этом возникает кратковременный импульс тока, который можно усилить. Следовательно, каждое прохождение за-ряженной частицы может быть заре-гистрировано.

Современные ионизационные камеры позволяют регистрировать до 10⁷-10⁸ частиц в секунду.

С четчики с самостоятельным разрядом основаны на возникновении в газе самостоятельного разряда при попадании заряженной частицы. Типичным примером таких счетчиков является счетчик Гейгера-Мюллера. Он состоит из цилиндрического корпуса, по оси которого на изоляторах укреплен электрод в виде тонкой нити (анод). Катодом служит корпус счетчика. Между катодом и анодом приложена разность потенциалов много меньшая той, при которой начинается самостоятельный разряд в газе.

Попадание быстрой частицы в камеру вызывает лавинный разряд. Через сопротивление течет ток, который уменьшает разность потенциалов между анодом и катодом. При этом разряд прекращается и через некоторое время разность потенциалов на счетчике достигнет прежней величины. При появлении новой заряженной частицы вновь возникает разряд и т.д. Прошедший импульс тока, после соответствующего усиления регистрируется счетным устройством. В отличии от ионизационной камеры счетчик Гейгера-Мюллера не дает представление о величине ионизирующей способности частицы, т.к. величина импульса тока в нем определяется не степенью ионизации газа, а лавинным процессом, т.е. регистрируемая частица действует наподобие спускового механизма.