ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА

ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА прибор для регистрации
следов (треков) быстрых заряженных частиц, действие к-рого основано на
вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Изобретена Д. Глейзером
(США) в 1952. Перегретая жидкость может существовать нек-рое время т, после
чего она вскипает. Если в интервал времени t в камеру попадёт ионизирующая
частица, то её траектория будет отмечена цепочкой пузырьков пара и может
быть сфотографирована. П. к. можно представить как Вильсона камеру "наоборот"
(вместо капелек жидкости в пересыщенном паре пузырьки пара в перегретой
жидкости). Эта аналогия, однако, чисто внешняя, т. к. механизмы образования
капель в камере Вильсона и пузырьков в П. к. различны.

Действие П. к. объясняется образованием
на пути частицы центров кипения - зародышевых пузырьков и их ростом до
размеров, превышающих критическое значение:

rp-1.

Здесь rа
- поверхностное натяжение жидкости, р- давление
насыщенного пара, Ркр - критическое давление, р - давление пара
в перегретой жидкости, V - удельный объём жидкости, V' - пара.
Для образования сверхкритич. пузырька необходимо выделение энергии (порядка)
неск. сот эв в объёме радиусом 10^-6 см за время
10^-6 сек. Эта энергия выделяется при торможении электронов,
выбиваемых из атомов жидкости регистрируемой частицей (5-электронов). Время
роста пузырьков до размеров, пригодных для фотографирования (0,1-0,3 мм),
для
разных П. к. колеблется в пределах от неск. мсек до десятков
мсек.

В качестве рабочей жидкости П. к. наиболее
часто применяют жидкие водород и дейтерий (криогенные П. к.), а
также пропан Сфреоны, Хе, смесь
Хе с пропаном (тяжеложидкостные П. к.).

Перегрев жидкости в П. к. достигается быстрым
понижением давления от начального значения ррдо
значения р<рПонижение давления осуществляется за
время 5-15 мсек перемещением поршня (в жидководородных камерах,
рис. 1) либо сбросом внешнего давления из объёма, ограниченного гибкой
мембраной (в тяжеложидкостных камерах).

Рис. 1. Схема водородной пузырьковой
камеры; корпус камеры заполнен жидким водородом (Нпроизводится с помощью поршня П; освещение камеры на просвет осуществляется
импульсным источником света Л через стеклянные иллюминаторы И и конденсор
К; свет, рассеянный пузырьками, фиксируется с помощью фотографических объективов
О

Частицы впускаются в П. к. в момент её
макс. чувствительности. Спустя время, необходимое для достижения пузырьками
достаточно больших размеров, камера освещается и следы фотографируются
(стереофотосъёмка с помощью 2-4 объективов). После фотографирования давление
поднимается до прежней величины, пузырьки исчезают, и П. к. снова оказывается
готовой к действию. Весь цикл работы П. к. составляет величину менее 1
сек,
время
чувствительности 10-40 мсек.

П. к. (кроме ксеноновых) размещаются в
сильных магнитных полях. Это позволяет определить импульсы заряженных частиц
по измерению радиусов кривизны р их траекторий:

kc = 300 Hp/cosф (2)

Здесь ф-угол между направлением магнитного
поля Н и импульсом k частицы, с - скорость света.
Искажения следов в П. к. невелики и связаны гл. обр. с многократным рассеянием
частиц. Используя прецизионную измерит. аппаратуру, можно определять пространств.
положение следов и их кривизны с большей степенью точности.

Характеристики жидкостей, наиболее часто
используемых в пузырьковых камерах