Счетчик_Гейгера_и_камера_Вильсона_1

1. Камера Вильсона и счетчик Гейгера

Выполнили: Голубев Денис и
Масленников Илья

2. Камера Вильсона

Камера Вильсона (Туманная камера) – это
трековый детектор ионизирующих
излучений.
• Назначение: Регистрация следов
(треков) заряженных частиц.
• Визуализация: Трек становится
видимым в виде цепочки мельчайших
капелек жидкости (тумана).
• Суть: Позволяет не только обнаружить
частицу, но и увидеть её траекторию,
направление движения и энергию.
Камера Вильсона

3. История создания

• 1912 год: Изобретена
шотландским физиком
Чарльзом Томсоном Рисом
Вильсоном.
• Исходная задача: Изучение
образования облаков и
атмосферного электричества
(эффект «ядра конденсации»).
• Прорыв: Вильсон заметил, что
ионы, создаваемые радиацией,
действуют как центры
конденсации пересыщенного
пара.
• Признание: В 1927 году
получил Нобелевскую премию
за этот метод.
Чарльз Вильсон (1869-1959)

4. Устройство

Основные элементы:
• Герметичный сосуд с
прозрачной крышкой
(для наблюдения).
• Подвижный поршень
для быстрого
расширения газа.
• Насыщенный пар
(обычно водяной или
спиртовой) + газ (воздух
или аргон).
• Источник освещения
(боковая вспышка для
подсветки треков).
• Фотокамера (для
фиксации результатов).

5. Принцип работы

• Поршень резко опускается →
адиабатическое расширение
газа.
• Газ быстро охлаждается и
становится пересыщенным
паром (готовым к
конденсации, но не
конденсируется без центров).
• Заряженная частица
пролетает сквозь камеру и
ионизирует молекулы газа.
• Ионы становятся центрами
конденсации и на них оседают
капли тумана.
• Вспышка света освещает
капельную дорожку – трек,
который можно
сфотографировать.
Треки радиоактивно заряженных частиц

6. Применение

• Открытие новых частиц:
Позитрон (1932), мюон (1936),
K-мезоны.
• Ядерная физика: Изучение
реакций распада и
столкновений.
• Учебные лаборатории:
Демонстрация следов альфа- и
бета-частиц.
• Исследование космических
лучей (до появления более
компактных детекторов).
Трек позитрона из архива 1932 г.

7. Счетчик Гейгера

Счётчик Гейгера (счётчик Гейгера–Мюллера) –
это газоразрядный детектор для регистрации
ионизирующих излучений.
• Назначение: Подсчёт количества
пролетевших частиц или квантов излучения.
• Режим работы: Только счёт (в отличие от
камеры Вильсона, не показывает трек).
• Выходной сигнал: Электрический импульс
(обычно преобразуется в щелчок в
динамике).
Счетчик Гейгера

8. История создания

1908 год: Ханс Гейгер создаёт первый
прототип.
1928 год: Гейгер совместно с
Вальтером Мюллером значительно
улучшает конструкцию (повышает
чувствительность, надёжность и
уменьшает размеры).
Итог: Появление массового
компактного счётчика, который
работает от низкого напряжения.
Вторая мировая война: Активно
используется для радиационной
разведки.
Ханс Гейгер
Вальтер Мюллер

9. Устройство

• Металлическая или
стеклянная трубка (катод),
заполненная инертным газом
(Ar, Ne, He) с добавлением
галогенов.
• Тонкая вольфрамовая нить
(анод) по центру трубки.
• Высокое напряжение (300–
1000 В) между анодом и
катодом.
• Регистрирующая схема
(усилитель, счётчик
импульсов, звуковой
индикатор).

10. Принцип работы

• Частица (или γ-квант) попадает в
газ через тонкое окошко или
стенку.
• Частица ионизирует газ →
возникает несколько пар
«электрон-ион».
• Сильное электрическое поле
разгоняет электроны → они
вызывают ударную ионизацию
(лавину).
• Лавина охватывает весь анод →
кратковременный газоразряд.
• В резисторе возникает импульс
напряжения → счётчик щёлкает.
• Галогены «тушат» разряд,
подготавливая прибор к
следующей частице.

11. Применение

• Дозиметрия: Бытовые
дозиметры и радиометры
(измерение радиационного
фона).
• Промышленность: Контроль
радиоактивного заражения
местности, продуктов,
металлолома.
• Медицина: Поиск
радиофармпрепаратов в
организме пациента
(ограниченно).
• Геология: Поиск
радиоактивных руд.
• Наука: Обнаружение слабых
источников излучения (где
не нужен трек).