ห้องฟอง: หลักการของการกระทำ, อุปกรณ์, วงจร ข้อดีและข้อเสียของห้องฟองสบู่

ในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 ได้มีการคิดค้นห้องฟองสบู่ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สังเกตอนุภาคขนาดเล็ก ส่วนใหญ่นักฟิสิกส์ใช้มันในการสังเกตการณ์พิภพเล็ก ๆ แม้วันนี้แม้จะมีการพัฒนาเทคโนโลยีและความพร้อมใช้งานของเซ็นเซอร์อิเลคทรอนิกส์ที่หลากหลาย แต่เด็กนักเรียนจะได้เห็นภาพอนุภาคที่ทำด้วยฟองสบู่

เกี่ยวกับกล้องที่ใช้

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นกลางศตวรรษที่ 20 การประดิษฐ์นี้เกิดขึ้น และทั้งหมดเป็นเพราะนักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ไม่สามารถจัดการอนุภาคที่มีประจุด้วยเครื่องตรวจจับที่มีอยู่ได้ เมื่อถึงเวลานั้นทุกคนรู้อยู่แล้วว่าโปรตอนนิวตรอนอิเล็กตรอนและโพสิตรอนอยู่ที่ไหน ในปี 1950 การแก้ปัญหาของคำถามนี้ถูกนำขึ้นโดย D. Glazer นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะใช้ทั้งปฏิกิริยาทางเคมีและทางกายภาพการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าและของเหลวตลอดจนการเปลี่ยนแปลงที่เป็นของแข็ง แต่เขาตัดสินใจที่จะอาศัยอยู่กับปรากฏการณ์ของเหลวและจะมีความแม่นยำมากขึ้นบนหลักการของความร้อนสูงเกินไปของส่วนผสมในการทำงาน ความต้องการขั้นพื้นฐานที่ Donald นำมาสู่การประดิษฐ์ของเขาคือการทำงานที่รวดเร็วซึ่งช่วยในการจับอนุภาคในรูปถ่ายในเวลาที่เหมาะสม แน่นอนห้องฟองสบู่และห้องเมฆค่อนข้างคล้ายกัน แต่ในความเป็นจริงเรามีข้อแตกต่างกันอยู่มาก

ห้องฟอง: หลักการของการกระทำ

อีเทอร์ Diethyl ถูก ใช้เป็นของเหลวที่ทำงานซึ่งมีข้อได้เปรียบในราคาที่ต่ำ นอกจากนี้ก็สามารถได้อย่างง่ายดายในรูปแบบบริสุทธิ์ สาระสำคัญคือการให้ความร้อนของเหลวนี้ไปยังจุดเดือด (1400 องศาเซลเซียส) แล้วจึงเย็นลงที่อุณหภูมิห้อง ในเวลานี้วัสดุกัมมันตภาพรังสีเช่นโคบอลต์ถูกนำขึ้นจากนั้นด้วยช่วงเวลาประมาณ 60 วินาทีน้ำมันที่ใช้ในการทำงานจะเดือด เมื่อนาทีหนึ่งอย่างใดอย่างหนึ่งสามารถจับภาพการเคลื่อนไหวของอนุภาคบนรูปถ่าย

เพื่อให้เห็นทุกอย่าง Glazer ใช้กล้องสองตัวที่ทำด้วยแก้วทนไฟและบรรจุอีเธอร์อีเทอร์ เครื่องทำความร้อนได้รับการดำเนินการในอ่างน้ำมันและความดันอาจลดลงได้ด้วยมือจับ ขณะนี้กล้องถ่ายรูปเปิดตัวแล้ว โดยเฉลี่ยอัตราเฟรมประมาณ 3000 ต่อวินาที นี้ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะจับภาพการเคลื่อนไหวของอนุภาคในเรือ ต่อห้องฟองสบู่ เป็นเพียงเล็กน้อยโดยอัตโนมัติ แต่หลักการของการดำเนินการยังคงเหมือนเดิม บ่อยที่สุดใช้ เคาน์เตอร์ Geiger ซึ่งได้รับอนุญาตให้ติดตามการปรากฏตัวของรังสี

กล้องฟอง: อุปกรณ์

ตอนนี้เรามาพูดถึงการประดิษฐ์นี้กันเถอะ ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นเรือที่มีหน้าต่างเล็ก ๆ หลายบาน ห้องถูกเติมเต็มด้วยของเหลวชนิดพิเศษและวางไว้ในสนามแม่เหล็ก ใช้แรงดันเหนือบรรยากาศเสมอ บางครั้งมีการใช้ไครโอสเตทซึ่งจำเป็นต้องระบายความร้อนของเหลวที่ทำงาน (RJ) ที่อุณหภูมิต่ำ ก่อนปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีจากเครื่องเร่งความเร็วความดันในห้องจะถูกปลดปล่อยและได้รับของเหลวที่ทำให้ตื่นเต้นมากเกินไป ทั้งหมดที่มีค่าใช้จ่ายในทางของมันออกจากฟองกับของเหลวเดือด เพียงเศษเสี้ยวของไมโครวินาทีเท่านั้นที่เพียงพอสำหรับการทำปฏิกิริยา ในขณะที่ฟองสบู่กลายเป็นลำดับขนาดใหญ่ขึ้น สำหรับแสงไฟและกล้องสามตัวถูกเปิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของภาพสเตอริโอ

ขั้นตอนสุดท้ายของการทดสอบ

ในขั้นตอนสุดท้ายได้ทำการวิเคราะห์เชิงวิถีและลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่มีประจุ มีบางกรณีที่ถ่ายรูปเพื่อดำเนินการเป็นเวลาหลายวัน แต่มีการประมวลผลเป็นเวลาหลายเดือน เมื่อเกลียวได้รับนี้บ่งชี้การเดินของอิเล็กตรอน ส้อมที่เรียกว่าพูดถึงการปรากฏตัวของอนุภาคที่เป็นกลาง ในกรณีส่วนใหญ่บนพื้นฐานของข้อมูลที่ได้รับ 3 รูปถ่ายให้วัด วิถีของ องค์ประกอบอย่างละเอียด หากคุณสามารถเรียกคืนภาพได้อย่างสมบูรณ์คุณสามารถสร้างภาพเชิงพื้นที่ได้ เมื่อนักวิทยาศาสตร์คนแรกเข้ามามีส่วนร่วมในเรื่องนี้ แต่การศึกษาอาจใช้เวลาหลายปี สถานการณ์มีการเปลี่ยนแปลงกับการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ซึ่งเร่งกระบวนการนี้ให้มากขึ้น

ข้อดีของการใช้กล้องประเภทนี้

ดังที่ได้กล่าวมาข้างต้นอุปกรณ์ดังกล่าวเหมือนกับการประดิษฐ์ของ Wilson ตามหลักการของการกระทำ แต่มีข้อดีที่ปฏิเสธไม่ได้คือ ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดคือความเร็วในการทำงานซึ่งมีความเป็นไปได้สูงช่วยให้คุณสามารถแก้ไขปรากฏการณ์ที่เห็นได้ชัดบนภาพ

บวกอีกว่าของเหลวคือของเหลวที่มีความหนาแน่นสูง สิ่งนี้ช่วยเพิ่มโอกาสที่เหตุการณ์คาดว่าจะเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ข้อดีของห้องฟองสบู่คืออะไรนั่นคือวัฏจักรการดำเนินงานใช้เวลาไม่มากนัก พารามิเตอร์นี้เป็นเพียงเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการใช้อุปกรณ์ในเครื่องเร่งความเร็วประเภทต่างๆ ของเหลวที่มีความร้อนสูงสามารถรับได้อย่างรวดเร็วเพียงพอสำหรับการนี้เป็นสิ่งจำเป็นเท่านั้นที่จะลดความดันในระบบ ที่นี่ในหลักการข้อดีหลักทั้งหมดของอุปกรณ์นี้

เล็กน้อยเกี่ยวกับข้อบกพร่อง

ดังที่ได้กล่าวไว้ในตอนต้นของบทความนี้ในปัจจุบันมีเพียงเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดต่างๆจำนวนมากที่ช่วยให้คุณสามารถค้นหาวัตถุที่จำเป็นด้วยความแม่นยำสูงเลือกองค์ประกอบที่จำเป็นด้วยความเร็วสูงและกำหนดภาพเชิงพื้นที่ มันมีอยู่ในการควบคุมไม่เพียงพอที่ข้อบกพร่องหลักของห้องฟองจะสรุป ตามกฎผลที่สุดที่ได้รับไม่ได้เป็นประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ แต่อาจต้องใช้เวลาพอสมควรในการทิ้งภาพที่ไม่จำเป็นออกไปในรูปถ่าย ข้อเสียประการอื่นคืออุปกรณ์ไม่สามารถเริ่มทำงานได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากความเฉื่อยของของไหลทำงานและพารามิเตอร์ทางกายภาพอื่น ๆ ในหลักการเราได้คิดถึงข้อบกพร่องแล้วเราจะไปไกลกว่านี้

เกี่ยวกับด้านเทคนิค

มีห้องเก็บฟองอากาศมากกว่า 100 แห่งในช่วงเวลาที่ใช้วิธีตรวจจับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ในช่วงเวลานี้มีการใช้ของเหลวหลายชนิดเช่นฮีเลียมไฮโดรเจน freon ซีนอนโพรเพนและอื่น ๆ เช่นเดียวกับอุณหภูมิที่เริ่มต้นด้วยสิ่งที่เป็น ultralow และจบลงด้วยห้อง xenon "Gargamel" - ห้องฟองสุดท้ายซึ่งรูปแบบของโครงการนั้นไม่แตกต่างจากที่อื่น แต่ในห้องของมันเต็มไปด้วยประมาณ 18 ตันของ freon อุปกรณ์นี้ได้รับอนุญาตให้ทำการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่ครั้ง - ปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุดที่เป็นกลาง ตัวอย่างที่ใหญ่ที่สุดมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.5 เมตร อุปกรณ์นี้ได้รับการออกแบบให้ทำงานร่วมกับไฮโดรเจน แต่ปัญหาทั้งหมดคือการที่มีการคิดค้นเครื่องเร่งอนุภาคใหม่ซึ่งทำให้เกิดการห่อตัวของอนุภาคกัมมันตภาพรังสีด้วยความเร็วมหาศาลดังนั้นไม่มีห้องฟองอากาศสามารถรับมือได้

ประเด็นสำคัญบางประการ

ควรให้ความสำคัญกับความจริงที่ว่าในปัจจุบันกล้องเหล่านี้ไม่ได้ใช้งานอีกต่อไป เกือบทุกคนเขียนพวกเขาออก แต่มันก็ปรากฏออกมามันเป็นการตัดสินใจก่อนกำหนด ในปี 2002 ด้วยความช่วยเหลือของฟองอากาศอนุภาคใหม่เรียกว่า pentaquarts ถูกค้นพบ แต่นี่เป็นผลมาจากการไม่ได้ศึกษาในปีเดียวกัน แต่เป็นการตรวจสอบรูปถ่ายเบื้องต้นที่ได้รับเมื่อหลายปีก่อน นี้แสดงให้เห็นว่าคุณสามารถหาสิ่งที่มีค่าของสิ่งที่ได้รับการทำในอดีต

นอกจากนี้พลังการคำนวณของเทคโนโลยีที่ทันสมัยยังดีมากจนต้องใช้เวลาในการประมวลผลภาพแต่ละภาพเพียงเล็กน้อย ในหลักการประสิทธิภาพของเครื่องตรวจติดตามประเภทนี้ค่อนข้างต่ำดังนั้นจึงไม่ควรใช้พวกเขา แต่เมื่อได้รับข้อมูลการทดลองแล้วจะมีประโยชน์ในปัจจุบัน

ข้อสรุป

ดีนั่นคือทั้งหมดที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับสิ่งที่ห้องฟองเป็น รูปแบบของอุปกรณ์ค่อนข้างง่ายเช่นแยบยลทั้งหมด เป็นมูลค่าที่บอกว่าคำไม่กี่คำที่มีประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดของพวกเขา กล้องมีขนาดใหญ่ขึ้นโอกาสที่จะหาสิ่งที่มีประโยชน์มากขึ้น อย่างไรก็ตามราคาวัสดุและของไหลทำงานเพิ่มขึ้นซึ่งมีขนาดใหญ่มีต้นทุนที่น่าประทับใจ ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าห้องฟองสบู่คือหลักการซึ่งขึ้นอยู่กับความร้อนสูงของของเหลว ผลกระทบนี้ได้รับการตรวจสอบตามและข้ามดังนั้นเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันถือว่ามีความเกี่ยวข้องมากขึ้นซึ่งเป็นประโยชน์ในทุกด้าน