Иондау камерасы жəне санауыш
Иондау камерасы мен санауыштар – ядролық бөлшектерді рентген жəне гамма (γ) сəулелерін бақылауға əрі тіркеуге арналған. Бұлардың жұмысы тəуелсіз газ разрядын пайдалануға негізделген. Олардың принциптік сұлбасы бірдей тек айырмашылығы жұмыс істеу принципі мен конструкциясы əртүрлі.
3-сурет
Иондау камерасы қанығу тогына сəйкес келетін кернеу кезінде жұмыс істейтін прибор. Иондау камерасының екі түрі бар. Оның бірі жеке бөлшектердің импульстарын тіркеу үшін қолданылады. Камераға (3-суретке сəйкес) ұшып келген бөлшек біршама иондар тудырады да, R-кедергі арқылы i-ток жүреді. Бұл бір нүктенің потенциалының артып, iR-ге тең болуына əкеп 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 əр аттас зарядтар берсек, онда R – кедергі арқылы ток жүреді де, конденсатор астарындағы q – заряд азая береді. Берілген кернеу
астардағы – dq зарядтың азаюы іdt шамасына тең - dq = idt;
(2.2) мен (2.3)-ші теңдіктен
Бізге электромагниттік бөлімінен белгілі, яғни
сондықтан (2.4) пен (2.5) формуласынан
(2.6) теңдікті интегралдасақ
егер
токтың
бастапқы мәнін береді.
Теңдіктегі
–уақыт тұрақтысы деп аталады, бұл шама
көп болса, тізбектегі ток соғұрлым
біртіндеп баяулап азая береді.
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 сəулелер ертінді ортасынан өткенде ерітінділердің жарық шығаруын зерттей келіп, гамма – сəулелері өткенде еріткіштердің өздері де өте əлсіз жарық шығаратындығын байқады, зерттеу нəтижесінде гамма –сəулелері таза сұйықтардан (су, бензол, т.т.) өткенде де əлгідей əлсіз жарық шығаратындығы байқалды.
Бұл жарықтың люминесценцияға жатпайтындығын көрсетті. Сұйықтан гамма сəулелері өткенде байқалатын бұл жарық гамма сəулелер əсерінен сұйықтың атомдарынан (молекулаларынан) бөлініп шыққан шапшаң электрондар шығаратындығы дəлелденілді. Сұйықтан радиоактивтік заттан шыққан бета-сəулелер, яғни шапшаң электрондар өткенде де, дəл 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 сəулеленудің сфералық таралу бағытының арасындағы бір белгілі бұрыш (θ) түзіледі, Ол мынадай формула бойынша анықталады.
мұндағы, n – ортаның сыну көрсеткіші, v – бөлшектің жылдамдығы, с – жарық жылдамдығы.
4-сурет
θ-бұрышты өлшеу арқылы бөлшектің жылдамдығын анықтауға болады жəне зарядталған бөлшектің энергиясын өлшей аламыз. Көптеген əртүрлі Черенков санауыштары бар. 4-суретке сəйкес 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 v – жылдамдықпен қозғалады. Цилиндр ішінде қозғалған зарядталған бөлшек əсерінен орта жарық шығарады. Цилиндр бетіне түскен сəуле 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 сəйкестелген электрондық үдеткіш жүйеге беріліп, одан соң тіркеледі.