ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА, сцинтилляционная камера, прибор для наблюдения и регистрации траекторий (следов, треков) ионизирующих частиц, основанный на свойстве люминофоров (сцинтилляторов) светиться при прохождении через них быстрых заряженных частиц. Заряженная частица теряет в веществе энергию, ионизуя и возбуждая атомы и молекулы, находящиеся вблизи её траектории. В сцинтилляторах часть энергии, потерянная частицей, преобразуется в энергию световой вспышки, к-рую можно регистрировать с помощью фотоэлектронных умножителей, а в нек-рых случаях - ощущать хорошо адаптированным глазом (см. Сцинтилляция, Люминесценция, Спинтарископ). Длительность свечения следа определяется свойствами люминофора и составляет обычно от 10-4 до 10-7сек в неорганических и до 10-9сек в органич. сцинтилляторах. С каждого см длины следа ионизирующей частицы даже в лучших сцинтилляторах испускается не более 105 - 10‘ световых квантов (фотонов). Поэтому след не может быть непосредственно сфотографирован.

Впервые Л. к. была создана в 1952 советским физиком Е. К. Завойским с сотрудниками. Основными её элементами являются: сцинтиллятор, в к-ром образуются следы ионизирующих частиц, и высокочувствительное электронно-оптич. устройство, позволяющее в достаточной степени усилить яркость изображения следов для их наблюдения неадаптированным глазом, а также для их фотографирования или телевизионной передачи (см. Электронно-оптический преобразователь).

Схема одного из вариантов Л. к., в к-рой сцинтиллятором служат кристаллы йодистого цезия CsI или антрацена 1, а усилителем яркости изображения - многокаскадный электронно - оптический преобразователь (ЭОП), показана на рис. 1, а. Объектив 3 проектирует изображение следа 2 частицы в кристалле на фотокатод 4 многокаскадного элект-тронно-оптич. преобразователя. Изображение, усиленное ЭОП по яркости в 105 - 106 раз, появляется на выходном люминесцентном экране 5 преобразователя и может быть сфотографировано фотоаппаратом 6. На рис. 1, б показан др. вариант Л. к., где изображение следа, усиленное с помощью преобразователя, не фотографируется непосредственно, а сначала преобразуется с помощью передающей телевизионной трубки 7 в видеосигнал. В результате изображение, может быть воспроизведено на экране телевизора 8, находящегося в удалённом помещении, записано с помощью магнитофона 9 или введено для обработки в быстродействующую ЭВМ 10. Контрастность и яркость изображения могут регулироваться радиотехнич. средствами. В нек-рых Л. к. применяется волоконная оптика: свет распространяется от следа до фотокатода электронно-оптич. преобразователя за счёт полного внутреннего отражения от стенок многочисленных тонких трубочек, наполненных жидким сцинтиллятором, или тонких нитей из сцинтиллирующей пластмассы 1, совокупность к-рых и составляет рабочий объём Л. к. (рис. 1, в, г). Это даёт выигрыш в эффективности собирания света в десятки или даже сотни раз по сравнению с использованием самых светосильных объективов. Однако при этом ухудшается пространственное разрешение и чёткость изображения следов. Следы ионизирующих частиц в Л. к. (рис. 2) во многом аналогичны следам в толстослойных ядерных фотографических эмульсиях, Вильсона камере, диффузионной камере, искровой камере, пузырьковой камере (трековые детекторы). Ширина светящихся следов а-частиц не превышает неск. мкм. Многочисленные разрывы объясняются квантовыми флуктуациями, заметно проявляющимися из-за малости полного числа фотонов, приходящих от следа на фотокатод преобразователя. Каждая светлая точка на фотографиях следов протонов (рис. 2, б) и релятивистских мезонов (рис. 2, а) образована одиночным световым квантом люминесценции, вырвавшим фотоэлектрон с фотокатода (рис. 1). Плотность таких точек на следах прямо пропорциональна величине потерь энергии частиц в веществе. Преимуществом Л. к. перед др. трековыми детекторами является высокое временное разрешение, ограниченное только величиной времени высвечивания сцитиллятора, т. к. объектив и электронно - оптич. преобразователь принципиально могут обеспечить временное разрешение~ 10-13 - 10-14cex. Для отбора представляющих интерес ядерных явлений запуск Л. к. производится от системы сцинтилляционных или др. детекторов частиц, включённых в схемы совпадений или. антисовпадений и позволяющих установить факт попадания в объём Л. к. той или иной частицы, её остановки, вылета и т. п. Это позволяет исследовать редкие и сложные явления, в к-рых важно знать взаимное расположение траекторий отдельных частиц.

Рис. 1 а, б, в, г. Схематические изображения люминесцентных камер: 1 - люминесцентный кристалл; 2 - след частицы; 3 - светосильный объектив; ЭОП - электронно-оптический преобразователь; 4 - его фотокатод; 5 - его выходной люминесцентный экран; 6 - фотоаппарат; 7 - передающая телевизионная трубка; 8 - телевизор; 9 - магнитофон; 10-электронная вычислительная машина.

Рис. 2. Фотографии треков а-частиц, я-мезонов и протонов в кристаллах CsI и Nal, полученные с помощью люминесцентной камеры, изображённой на рис. 1, a; а - следы а-частиц, испускавмых 210Ро, с энергией 5,2 Мэв, полученные при замене объектива 3 микроскопом; б - следы протонов с энергией 200 Мэв; в- следы релятивистских мезонов; г-следы протонов с энергией 100 Мэв; д - двухлучевая "звезда", образованная космической частицей в кристалле NaI.

Быстрые нейтроны регистрируются обычно по протонам отдачи, возникающим при столкновении нейтронов с водородными атомами, входящими в состав сцин-тиллятора, медленные нейтроны (тепловые)-по заряженным частицам, образующимся в результате ядерных реакций, возбуждаемых нейтронами. Л. к. чувствительна также и к электромагнитному излучению: рентгеновские и 7-кванты образуют в её рабочем объёме электроны большой энергии, благодаря фотоэффекту, эффекту Комптона и образованию пар (см. Гамма-излучение).

Л. к. может использоваться также как высокочувствительный и безынерционный детектор в авторадиографии, дефектоскопии, рентгеноскопии.

Лит.: 3авойский Е. К. [и др.], Люминесцентная камера, "ДАН СССР", 1955. т. 100, № 2, с. 241; их же, О люминесцентной камере, "Атомная энергия", 1956. № 4, с. 34; 3авойский Е. К. и Смолкин Г. Е., О межмолекулярном переносе энергии возбуждения в кристаллах, "ДАН СССР", 1956, т. 111, № 2, с. 328; Демидов Б. А., Фанченко С. Д., Наблюдение релятивистских заряженных частиц в люминесцентной камере, "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1960, т. 39, в. 1(7), с. 64; Принципы и методы регистрации элементарных частиц, под ред. Л. К. Л. Юан и By Цзян-сюн, пер. с англ., М., 1963. С. Д. Фанченко.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КИНОСЪЁМКА →← ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

Смотреть что такое ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА в других словарях:

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА

        сцинтилляционная камера, прибор для наблюдения и регистрации траектории (следов, треков) ионизирующих частиц, основанный на свойстве люминофоро... смотреть

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА

luminescent chamber, scintillation chamber

T: 166