Балонна камера - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
балонна камера
Мехурчестата камера има предимство пред камерата на Уилсън поради високата плътност на веществото, в което се наблюдават следите. В плътно вещество обхватът на една частица е по-малък и затова тя спира вътре в камерата. Това дава възможност да се определят характеристиките на частици с висока енергия. [1]
Балонната камера е устройство, което фотографира следи от заредени частици, преминаващи през прозрачна течност, която изпълва камерата. Обемът на работните камери варира от няколко кубични сантиметра до стотици литри. [2]
Балонната камера е сравнително нов инструмент и все още е в процес на разработка. [4]
Камерата с мехурчета, създадена от Glaser, е подобна по дизайн на облачна камера, само че е пълна не с пара, а с течност (обикновено течен кислород), която е под високо налягане и има температура, близка до точката на кипене. [5]
Камерите с мехурчета са с размери от десетки сантиметри до два или повече метра. Например гигантската камера на ускорителя в Батавия е с размер 45 метра. Ефективният обем на балонната камера е много голям, което я прави уникален инструмент за изследване на дълги вериги от създаване и разпадане на високоенергийни частици. Скоростта на балонната камера е доста висока - до десетки разширения в секунда, но балонната камера е неконтролируема - не може да се включи от външен брояч. Причината за неконтролируемостта е твърде бързата (10 - 7 s) резорбция на балонните ядра в незахранваната камера. Този недостатък не е толкова ужасен, тъй като балонните камери се използват само при работа на ускорители с много висока енергия. Сложността на обработката е много голяма; редовно времеизразходвани за производство и особено обработка на фотоматериали. [6]
Балонните камери, особено големите, са изключително скъпи, трудни за производство и работа. [7]
Балонната камера работи подобно на облачната камера, само че използва прегрята течност. Регистрираната частица създава по пътя си верига от йони, които са центрове на изпарение. Верига от мехурчета от преварената течност образува следа от частици. Камерата е пълна с втечнен газ. В такава среда следата е по-къса, отколкото в газ, възможно е да се проследи частица дори с висока енергия до спирането й, което позволява да се изчислят нейните най-важни характеристики. Понастоящем такива камери се използват за регистриране на частици, произведени в мощни ускорители. [8]
Балонната камера се използва в експерименти с ускорители. Той се пълни с течност, която в определен момент от време се въвежда (чрез освобождаване на налягането) в прегрято състояние. Ролята на тези центрове играят йони, образувани по протежение на пистата на заряда. Докато мехурчетата са все още с размер C1 mm, те се осветяват с импулсен източник на светлина и се фотографират. Мехурчетата се поставят в Маги, поле за измерване на знака и импулса на заряда. Камерите са с висока пространствена резолюция, която е ограничена от възможностите на фотографията. [9]
Балонната камера работи на същия принцип на бързо разширяване. На него е удобно да се изследва началният етап на експлозивно кипене. Ударен режим може да се получи и когато гореща течност (T 0 9 Tk) тече в атмосферата: Високият дебит прави готовите центрове на изпарение неефективни. Дори при малки спадове на налягането Ap, те нямат време да произведат достатъчно пара, за да намалят температурата във всяка секция на дюзата до равновесна стойност. [10]
Балонната камера представясъд с течност, която може да се прегрее с нагревател. Този съд е свързан с устройство, което ви позволява да създадете повишено налягане над течността и бързо да премахнете това налягане. Ако първо загреете течността и я компресирате с външно налягане и след това премахнете външното налягане, тогава течността, разбира се, ще бъде прегрята, но през времето, достатъчно за експеримента (няколко десетки секунди), тя не кипи. Ако в този момент бърза частица влети в камерата, то по пътя си в течността тя ще загуби част от енергията си, която ще се превърне главно в топлина. Тъй като течността е прегрята, тази допълнителна топлина е достатъчна за интензивното образуване на мехурчета по пътя на частицата. [единадесет]
Балонната камера е в състояние да открие следата на заредена частица и да я фиксира с точност до 25 микрона. Изобретен е през 1952 г. от Доналд Глейзър и работи по следния начин. Докато частицата преминава през материята, тя йонизира някои от близките атоми и придава известна кинетична енергия на отскачащите електрони. Когато тези електрони се забавят, тяхната кинетична енергия причинява локално нагряване на течността. Ако течността вече е прегрята и търси места, където да започне да кипи, тя ще кипи в тези отделни нагрети места.Получилите се мехурчета се оставят да растат за няколко милисекунди, след което се прави светкавица и се снимат едновременно от няколко различни ъгъла, така че позицията им в пространството да може да бъде възпроизведена стереографски. [12]
Балонната камера има предимства пред другите детектори за следи. Емулсионната камера няма тези недостатъци, но има други. Емулсионните камери не могат да бъдат направени големи. Освен това обработкатасъбитията, записани в емулсия, са много сложни и трудни за автоматизиране. [13]
Балонната камера съчетава предимствата на двата метода без техните недостатъци. С големи размери, доближаващи го до облачна камера, той има плътност на работното вещество от същия порядък като фотографска емулсия. Много ценно свойство на балонната камера е възможността за използване на течности с голямо разнообразие от свойства като работна среда, като пропан, фреон, ксенон, водород, хелий. Това ви позволява да изучавате определени явления най-ефективно. [14]
Мехурчетата се пълнят с втечнени газове под налягане и се поддържат при температура малко под точката на кипене. Чрез бързо преместване на диафрагмата, налягането се намалява рязко, точката на кипене пада под температурата на течността и се образуват вериги от мехурчета по следите на частиците. Камерите се осветяват със светкавици и се снимат с няколко апарата за възстановяване на пространствената картина. Обикновено балонните камери се поставят в силно магнитно поле, което прави възможно измерването на импулси на частиците от кривината на пистата. Получените снимки се разглеждат и след това се обработват с помощта на автоматични системи. [15]