Искровая камера

Определение "Искровая камера" в Большой Советской Энциклопедии

Искровая камера (схема)

Искровая камера, прибор для наблюдения и регистрации траекторий (треков) заряженных частиц. Широко используется для исследования ядерных частиц, ядерных реакций, элементарных частиц и космических лучей. В простейшем варианте Искровая камера представляет собой две плоскопараллельные пластины — электроды, пространство между которыми заполнено газом (чаще Не, Ne или их смесью). Площадь пластин от десятков см² до нескольких м². Одновременно с прохождением частицы или с некоторым запозданием (~ 1 мксек) на электроды Искровая камера подаётся от импульсного генератора короткий (10—100 нсек) высоковольтный импульс напряжения. В рабочем объёме Искровая камера создаётся сильное электрическое поле (5—20 кв/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционные детекторы, черенковские счётчики и т. п.), выделяющих исследуемое событие. Электроны, возникшие вдоль траектории частицы в процессе ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют и возбуждают атомы газа (ударная ионизация). В результате на очень коротком пути образуются электронно-фотонные лавины, которые в зависимости от амплитуды и длительности импульса либо перерастают в видимый глазом искровой разряд, либо создают в газе локально светящиеся области небольшого объёма.

Стримерная искровая камера. Следы частиц

Узкозазорная Искровая камера (расстояние между электродами ~1 см) обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков. Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1). Цепочка искр даёт направление траектории (рис. 2).

Стримерная искровая камера. Следы частиц

В трековой Искровая камера (расстояние между электродами 3—50 см) искровой разряд точно следует в направлении траектории частицы. Электронно-фотонные лавины, развивающиеся от первичных электронов, в этом случае сливаются в узкий светящийся канал, идущий вдоль трека.

Узкозазорная искровая камера. Трек частицы

В стримерной Искровая камера (расстояние между электродами ~ 5—20 см) лавины от электронов на треке развиваются независимо друг от друга и сопровождаются локальным свечением газа. При кратковременном импульсе (~10 нсек) напряжения между электродами Искровая камера удаётся получить достаточно яркие для фотографирования светящиеся каналы — стримеры, длиной от 3 до 10 мм (рис. 3а, 3б).

Искровая камера позволяет, помимо траектории, в ряде случаев определять ионизующую способность частиц. Помещенная в магнитное поле Искровая камера служит для определения импульсов частиц по кривизне их траекторий (рис. 2). Искровая камера могут работать при очень интенсивных потоках заряженных частиц на ускорителях, так как время их памяти (время сохранения в объёме газа электронов ионизации) может быть уменьшено до 1 мксек. С другой стороны, Искровая камера способны работать с большой частотой, так как их мёртвое время (время восстановления камеры после срабатывания) составляет всего несколько мсек.

Кроме фотографирования, в Искровая камера широко применяют другие методы съёма информации, позволяющие, в частности, передавать данные с Искровая камера непосредственно на электронные вычислительные машины (ЭВМ) и автоматически их обрабатывать. Например, в проволочных Искровая камера, имеющих электроды в виде ряда тонких нитей, расположенных на расстоянии ~ 1 мм друг от друга, появление искры сопровождается разрядным током в близлежащей нити; эта информация позволяет определить координаты искры и может быть передана непосредственно на ЭВМ.

В акустических Искровая камера с помощью установленных вне зазора пьезокристаллов улавливают ударную волну в газе, возникающую в момент искрового пробоя. Интервал времени между появлением искры и сигналом в пьезокристалле позволяет определить расстояние искры от кристалла, т. е. координаты искры. Здесь также часто осуществляют непосредственную связь пьезодатчиков с ЭВМ.
Лит.: Искровая камера, М., 1967; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, [ч. 1]).
  М. И. Дайон.