Пузырьковые детекторы

Министерство образования  Республики Беларусь

Учреждение образования

"Международный государственный  экологический университет

имени А.Д. Сахарова"

Факультет ядерной и радиационной безопасности

Реферат по дисциплине

«Измерения характеристик  ионизирующего излучения»

Тема:

Пузырьковые детекторы

Выполнила

Студентка 3-го курса

Гр. 307-2

Колесникова Екатерина

Минск

27.04.2011

Оглавление:

Пузырьковые камеры

Идея создания пузырьковой  камеры возникла у Глейзера (1952 г.) во время работ с перегретыми жидкостями.

Перегрев жидкости. Если температура жидкости выше температуры кипения при данном давлении и жидкость не вскипает, т. е. не происходит расслоение жидкости на две фазы: жидкую и газообразную, то такую жидкость называют перегретой. Такое состояние не является стабильным и обусловлено тем, что для начала кипения необходимо образование центров кипения (пузырьков пара). Перегретое состояние жидкости можно получить следующим образом. Пусть жидкость нагрета до температуры T_раб и поддерживается в жидком состоянии (без кипения) давлением р_н > р_¥ (р_¥—давление насыщенных паров жидкости при температуре T_раб)- Если резко сбросить давление с р_в до р_н, то жидкость окажется перегретой. Это состояние характеризуют перегревом , равным разности температуры начальной  и температуры насыщенных паров, соответствующих давлению р_н.

 Глейзер нагревал в небольшом объеме эфир, поддерживая его в жидком состоянии увеличением действующего на объем давления. Если давление внезапно снималось, то эфир оставался в перегретом жидком метастабильном состоянии. Поднесенный к объему радиоактивный препарат вызывал немедленное вскипание эфира, и кинокамера, регистрирующая кипение, показывала не вызывающие сомнений треки ионизирующих частиц. Глейзер установил, что длительное метастабильное состояние перегретой жидкости возможно только в том случае, если внутренняя поверхность колбы с жидкостью не имеет царапин, углов, является плавной. В противном случае происходит интенсивное самопроизвольное (без облучения) вскипание перегретой жидкости.

Подобного рода устройства стало известно как «чистая» пузырьковая камера. В такой камере перегретая жидкость не вскипала в течение 1 мин. и даже дольше; она, по-видимому, могла бы оставаться в этом метастабильном состоянии очень долго, если бы не действие космического излучения. Эти камеры не удалось применить для исследований, так как только из стекла изготовить камеру больших размеров (высокие давления перегретой жидкости) невозможно и, кроме того, через толстые искривленные стекла нельзя фотографировать треки частиц с достаточной точностью. В результате работ Глейзера было установлено, что перегретая жидкость вскипает (начинает вскипать) вдоль трека заряженной частицы и что паровые пузырьки, образованные вдоль пути частицы, и что паровые пузырьки, образованные вдоль пути частицы, успевают вырасти до приемлемых для фотографирования размеров прежде, чем вскипает вся жидкость.

По-видимому, пузырьковые камеры так  бы и остались иллюстрацией интересного физического явления, если бы не получили развитие так называемые грязные камеры. Были изготовлены камеры из полированного металла с плоским стеклом, в которых удалось наблюдать треки заряженных частиц (рис. 5.3 показаны обе камеры). Опыты с грязной камерой показали, что при быстром сбросе давления происходит быстрое вскипание жидкости в основном вблизи уплотняющих прокладок между стеклом и корпусом камеры, вблизи поршня, изменяющего давление, но скорость распространения кипения оказывается ограниченной теплопроводностью жидкости и стенок камеры и повышением давления в жидкости при кипении у стенок.

Таким образом, центральная часть  камеры после изменения давления в течение некоторого времени находится в метастабильном состоянии, где заряженные частицы могут образовать пузырьки пара.

Рис. 5.3 Устройство чистой и грязной пузырьковых камер: чистая (а) и грязная (б) пузырьковые камеры. 1 – поршень; 2 – рабочая жидкость; 3– жидкость с более высокой точкой кипения для защиты рабочей жидкости от соприкосновения с поршнем; 
4 – металлический корпус; 5 – плоские стекла.

В перегретом состоянии  жидкость находится в неустойчивом состоянии, поскольку с энергетической точки зрения перегретой жидкости выгодно расслоение на две фазы – жидкую и газообразную.

Однако для такого расслоения необходимо образование  полостей в жидкости, что требует затрат энергии.

Пусть жидкость перегрета, т.е. давление насыщенных паров при данной температуре выше гидростатического. Пусть, далее, в жидкости каким-либо путем образовался пузырек пара. Оказывается, что дальнейшая судьба пузырька существенно зависит от его радиуса, так как на него действуют силы поверхностного натяжения. Когда температура жидкости далека от критической, то равновесие пузырька пара (постоянство его радиуса) в принципе возможно при следующих условиях. Если давление пара внутри пузырька уравновешено внешним давлением и давлением, обусловленным поверхностным натяжением, то равновесие возможно только при критическом радиусе полости. Но это равновесие неустойчиво. Для большинства жидкостей критический радиус пузырька имеет величину около 10^-6 см.

Перегретая жидкость может начать кипеть, если в ней  образуются пузырьки пара с радиусом больше критического. Такие пузырьки могут возникать на стенках камеры за счет неплотного контакта жидкости с поверхностью камеры. Кроме того, в жидкости в результате термодинамических флуктуации непрерывно образуются пузырьки различных радиусов. Вероятность образования пузырьков в результате флуктуации плотности жидкости очень сильно зависит от температуры и перегрева.

Пузырьки, образующиеся в результате флуктуации плотности  жидкости, создают фон в камере, который по аналогии с камерами Вильсона называют туманом. Чем больше перегрев жидкости, тем выше плотность тумана. Для пузырьковых камер, таким образом, имеется максимальное значение перегрева. Если перегрев жидкости выше максимального, то жидкость практически мгновенно вскипает по всему объему и образующийся туман не позволяет регистрировать ионизирующие частицы.

 Согласно тепловой модели образование пузырьков происходит в результате локального выделения тепла, в которое преобразуется кинетическая энергия электронов, созданных заряженной частицей при прохождении в жидкости. Эта модель подтверждается тем, что число пузырьков на единице пути заряженной частицы пропорционально z² /β² (z – заряд частицы, β – ее скорость в единицах скорости света).

      Оценим минимальную энергию, необходимую для создания газовой полости радиусом r_к, и сравним ее с удельными потерями энергии d-электронами. Чтобы создать пузырек критического радиуса, необходима, во-первых, энергия для испарения жидкости объемом 4πr³_к/3, т. е. 4πr³_кE_и /3 (E_и — энергия, нужная для испарения единицы объема жидкости), во-вторых, энергия для создания поверхности газовой полости, т. е. 4πr²_кσ, и, в-третьих, энергия для расширения пузырька до критического радиуса, т. е. необходимо преодолеть сопротивление гидростатического давления. Эта часть энергии равна 4πr³_кρ/3. Итак, минимальная энергия

Eмин = 4πr³_к {Е_и + 3σ/r_к + р}/3,

или, получаем

E_мин = 32 πσ³ [Е_и + 3 (p_¥ - р) /2 + р] /[3 (p_¥ - р)³]

Видно, что минимальное значение необходимой энергии для создания пузырька пара критического радиуса очень сильно зависит от перепада давлений (р_¥ — р) и коэффициента поверхностного натяжения σ. Энергия Е_мин по порядку величин составляет; около сотни электронвольт в области рабочих значений (р_¥ — р).Эту энергию d-электроны должны потерять на расстояниях порядка 10^-6 см, т. е. электроны для создания пузырьков газа должны иметь удельные потери энергии dE/dx ≈ 100 Мэв/см. Электроны с энергиями ниже нескольких килоэлектронвольт обладают большими значениями dE/dx. Следовательно, d-электроны с энергией, большей Е_мин, могут передавать жидкости достаточную энергию для создания пузырьков с r >~ r_к. Энергия передается молекулам жидкости за очень малые (около 10 ¹⁴ сек) времена. Передача энергии возбуждения молекул в тепловую энергию (возбуждение вибрационных уровней) происходит за время порядка 10^-11 — 10^-12 сек. Таким образом, кинетическая энергия электронов может перейти в тепловую за время порядка 10^-11 — 10~¹² сек.

После прохождения заряженной частицы в жидкости остается след, состоящий из пузырьков размером 10^-6cм. Чтобы сделать снимок этого следа, пузырьки должны вырасти до размера примерно 10^-2см. Скорость роста пузырька ограничивается в основном скоростью притока тепла от окружающей жидкости к стенке пузырька. Расчеты показывают, что радиус пузырька растет пропорционально корню t. Коэффициент пропорциональности тем больше, чем больше коэффициент теплопроводности жидкости, больше перегрев жидкости и меньше удельная теплота испарения. В грязных камерах время роста пузырька до размеров примерно 10^-2 см. составляет 10^-3 сек.

Экспериментально было установлено, что время жизни пузырьков пара радиусом около 10^-6 см., отсчитываемое от момента прохождения заряженной частицы, очень мало ( меньше 10^-7 сек). Этот факт находит объяснение в рамках тепловой модели возникновения зародышевых пузырьков. Время диффузии тепла из перегретой области радиусом около 10^-6 см. оценивают для большинства жидкостей примерно в 10^-10 сек. Время диффузии тепла значительно больше времени перехода кинетической энергии электронов в тепловую, что позволяет образоваться зародышевым пузырькам. Малое время жизни таких пузырьков не позволяет управлять работой пузырьковых камер проходящими частицами. Чтобы создать перегрев жидкости механическим расширением, необходимо время порядка 10^-3 сек.

Образующиеся в жидкости пузырьки пара всплывают. Скорость всплывания маленьких пузырьков пропорциональна квадрату радиуса пузырька. При больших радиусах (~ 10^-2 см) скорость всплывания уже не зависит от радиуса и составляет 10 см/сек. Если принять время роста пузырьков равным примерно 10^-3 сек, то за время роста пузырек сместится примерно на 10^-2 см, т. е. на расстояние порядка своего радиуса.

Выбор рабочих характеристик пузырьковой камеры.   Работу пузырьковых камер можно качественно описать с помощью диаграмм давление—температура и давление—время ( рис. 1). На первой диаграмме показана зависимость давления насыщенных паров жидкости от ее температуры. Если жидкость находится в устойчивом состоянии, то точка, характеризующая ее состояние, должна находиться на этой диаграмме выше равновесной кривой ρ_¥(Т). Если же жидкость находится в метастабильном состоянии, то точка, характеризующая это состояние, расположена ниже равновесной кривой. В этом метастабильном состоянии жидкость может находиться ограниченное время, после чего происходит спонтанное вскипание и жидкость переходит в равновесное состояние в результате уменьшения температуры и (или) возрастания давления. Перевод жидкости из равновесного состояния в метастабильное производят быстрым понижением давления, т. е. изменяют давление от р_в до р_н при заданной температуре1. Поскольку при быстром изменении давления температура жидкости изменяется очень мало, то состояние жидкости после сброса давления можно характеризовать температурой Т_раб и перегревом ..

Чем ниже давление р_н, тем больше перегрев жидкости. При заданной начальной температуре Т_раб необходимо выбрать такое значение р_н, чтобы в жидкости был достаточный перегрев для образования зародышевых пузырьков заряженной частицей, но, с другой стороны, р_н должно быть больше некоторого минимального значения р_мин, при котором жидкость вскипает из-за флуктуации плотности. На диаграмме р — Т показаны кривые р_мин и р_гр. Кривая р_гр соответствует граничным значениям перегрева, ниже которых заряженные частицы не образуют зародышевых пузырьков.

В грязных камерах максимальное значение перегрева меньше, чем в чистых камерах, и ограничивается паразитным пристеночным кипением. Это связано с тем, что чем больше перегрев жидкости, тем быстрее происходит вскипание жидкости у стенок и тем быстрее в центральной области камеры повышается давление и, следовательно, исчезает необходимый для образования зародышевых пузырьков перегрев жидкости. На диаграмме для грязных камер проведена кривая р'мин. Заштрихованная область между кривыми р_гр и р'мин соответствует области чувствительности перегретой жидкости к ионизирующему излучению. Видно, что существует довольно узкая область давлений р_н и температур Т_раб, при которых жидкость оказывается чувствительной к ионизирующему излучению. Экспериментально было установлено, что наилучшую начальную температуру для многих жидкостей можно определить из следующего соотношения:

Tраб ≈ Ткип+ 2 (Т_\кр – Т_кип)/3

где Т_кр — критическая температура; Т_кип — температура кипения жидкости при атмосферном давлении. Верхнее давление в камере р_в выбирают обычно более высоким, чем р_¥, так как конденсация паровых полостей начинается при р = р_¥. Чем больше давление р_в, тем меньше время конденсации пузырьков и тем короче рабочий цикл камеры.

Выбор нижнего давления р_н зависит от необходимой чувствительности камеры, которую определяют по числу пузырьков на единице длины трека заряженной частицы. Чувствительность камер очень сильно зависит от перегрева жидкости или от (р_¥ — р_н). Так, для камеры, наполненной пропаном при Т_раб = 60° С, релятивистские электроны образуют в среднем пять пузырьков на 1 см при (р_¥— р_н) = 9 атм, а при (р_¥— р_н) = 11 атм число пузырьков на 1 см трека достигает 30.

На второй диаграмме (см. рис. 2) показана зависимость давления в камере от времени. Жидкость в камере имеет давление насыщенных паров p_¥ и температуру Т_раб. В начальный момент жидкость находится при давлении р_в> р_¥. В момент t₀ в камере уменьшается давление (происходит расширение). Время расширения t_p определяется механизмом, изменяющим давление в камере, и пристеночным кипением. Время t_р обычно составляет около 10 мсек. За время t_р давление в камере снижается до р_н. Как только давление оказывается ниже р_гр, жидкость в камере становится чувствительной к ионизирующему излучению. После расширения жидкость в камере остается практически при постоянном перегреве в течение нескольких миллисекунд t_n. В течение времени t_п попавшие в камеру заряженные частицы образуют паровые пузырьки, которые фотографируются при импульсном освещении. После этого в камере повышают давление до первоначального р_в за время примерно 10 мсек. Если после расширения давление в камере не изменять, то в результате пристеночного кипения за время порядка десятых долей секунды давление в камере вырастет до р_¥ (этот процесс изображен на диаграмме пунктирной кривой). Время чувствительности камеры τ определяется временем, в течение которого давление в камере ниже р_гр

Длительность рабочего цикла камеры во многом определяется временем, в течение которого камера выдерживается со сброшенным давлением. Если это время велико, то пузырьки успевают вырасти до значительных размеров и переместиться в верхнюю часть камеры, где и произойдет их конденсация после повышения давления в камере. Таким образом, будет происходить охлаждение нижней части камеры (поглощение тепла при образовании пара) и нагрев ее верхней части (выделение тепла при конденсации пузырьков). Это создаст нежелательный температурный градиент в камере, выравнивание которого может потребовать несколько минут из-за малой теплопроводности жидкости.

Жидкость для пузырьковой камеры   определяется содержанием проектируемого физического эксперимента. Для изучения взаимодействия элементарных частиц наилучшей рабочей средой является жидкий водород – идеальная мишень для исследования элементарных столкновений. Большой интерес для изучения элементарных взаимодействий представляет и дейтерий, поскольку опыты, проведенные на дейтерии, в совокупности с опытами, проведенными на протонах, в некоторых случаях позволяют сделать заключения о взаимодействии частиц с нейтронами.

         Пузырьковые камеры с жидким водородом и дейтерием, имеющие исключительные свойства как мишени, оказываются не очень хорошими детекторами частиц из-за малой плотности наполнителя, когда возникает необходимость в изучении закономерностей распада и продуктов распада нестабильных частиц. Вероятность наблюдения таких распадов тем больше, чем меньше пробеги частиц в камере, т.е. для этого необходимы камеры, наполненные жидкостями с большими плотностями. Малая плотность жидкого водорода и дейтерия и их малый атомный номер не позволяют регистрировать распады нестабильных частиц с большой эффективностью. С этой точки зрения представляют большой интерес такие вещества, как пропан, фреон, йодистый метил, шестифтористый вольфрам, ксенон. Все эти вещества в жидком состоянии имеют гораздо большие плотности, чем жидкий водород. Кроме того, создание пузырьковых камер с жидким водородом и дейтерием представляет собой более сложную задачу, поскольку они работают при низких температурах (~ 30 °К). Для регистрации и исследования γ-квантов, сопровождающих элементарные взаимодействия, представляют особый интерес пузырьковые камеры, наполненные ксеноном или шестифтористым вольфрамом. Основные характеристики жидкостей используемых в пузырьковых камерах, приведены в табл. 1.

Таблица.1.

Характеристики веществ, применимых для заполнения пузырьковых камер

         Современные пузырьковые камеры представляют собой сложные инженерные сооружения. Основные узлы пузырьковых камер: камера с рабочей жидкостью, механизм изменения давления, система импульсного освещения камеры и фотографирования треков, система, обеспечивающая поддержание в камере постоянной температуры. Пузырьковые камеры обычно помещают между полюсными наконечниками магнитов. Вес таких магнитов достигает нескольких сот тонн.

Механизмы изменения  давления, системы освещения и  термостатирования камер очень разнообразны. Ограничимся кратким описанием пузырьковой водородной камеры объемом 500 л (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Пузырьковая водородная камера

Жидкий водород заполняет  ванну из нержавеющей стали размерами 183´35´50 см. Ванна сверху закрыта стеклом толщиной около 5 см. Водород охлаждается с помощью теплообменников, расположенных в корпусе камеры. В теплообменники поступает водород при температуре около 20 °К. Для уменьшения теплообмена, используют металлические экраны, находящиеся при низкой температуре. Радиационные экраны представляют собой тонкие металлические полированные листы, имеющие хороший тепловой контакт со змеевиками с жидким азотом или водородом. В рассматриваемой камере радиационный экран 3 имеет температуру жидкого водорода, а экран 4 – температуру жидкого азота. Камера с экранами размещена внутри вакуумного кожуха 5, имеющего комнатную температуру. Радиационный экран 3 одновременно является и предохранительным кожухом. Он отделяет пространство над стеклом камеры от остального вакуумного пространства и имеет специальный аварийный отвод для водорода на случай нарушения герметичности камеры или нарушения ее теплового режима. В водородных камерах применяются и другие меры предосторожности, поскольку водород образует взрывоопасную смесь с воздухом в весьма широком диапазоне концентраций. Фотоаппараты 6 расположены вне вакуумного кожуха. В вакуумном кожухе и экране 3 имеются окна 7 для освещения камеры и фотографирования. В кожухе камеры имеется специальное окно 8 для ввода в камеру пучка частиц. Изменение давления в камере осуществляется с помощью изменения давления в объеме 9, который специальными пневматическими клапанами 10 соединяется с объемами 11 и 12, в которых поддерживаются давления 1,5 и 7 атм.

Для приведения камеры в  рабочее состояние всю систему  вначале откачивают, затем охлаждают с помощью жидкого азота, а затем жидкого водорода. Весь этот процесс занимает около трех суток. Скорость охлаждения вначале лимитируется материалами с плохой теплопроводностью (стекла), а затем мощностью водородного ожижителя.

Траекторию пути частицы в пузырьковой камере  можно определить с точностью не большей, чем поперечный размер трека (10^-2 см). Идентификация частиц в пузырьковых камерах происходит по радиусу кривизны трека р в магнитном поле Н, по величине пробега R, по среднеквадратичному углу многократного рассеяния (θ²), по плотности пузырьков на единице длины трека и, наконец, по числу δ-электронов с пробегами порядка и больше 1 мм.

Радиус кривизны траекторий частиц в пузырьковых камерах  не остается постоянным, поскольку  частицы при движении теряют свою энергию. Поэтому радиус кривизны траектории имеет смысл определять на таком отрезке траектории, где потери энергии приводят к незначительным изменениям ρ в сравнении с возможной точностью измерения радиуса кривизны траектории. Точность измерения ρ ограничена главным образом многократным рассеянием заряженных частиц. В результате многократного рассеяния траектории частиц (даже при отсутствии магнитного поля) на выбранном участке можно представить кривой с радиусом кривизны, прямо пропорциональным длине этого участка и обратно пропорциональным среднеквадратичному углу рассеяния на этом участке. Величина угла среднеквадратичного отклонения на заданной длине пробега частицы тем больше, чем больше атомный номер среды. Для протонов с β = 0,5 в магнитном поле с напряженностью порядка 10³ эрст относительная ошибка при определении ρ на участке траектории порядка 10 см в камерах, наполненных водородом, составляет около 4%, в пропановой камере – 15%, а в ксеноновой – 70%.

Точность определения  средней величины пробега ограничена:

• во-первых, флуктуациями величины пробега (около 2% для протонов высоких энергий),
• во-вторых, точностью, с которой известна плотность рабочей среды камеры в момент прохождения частицы (около 3% для водородных камер).

Измерение среднеквадратичного угла рассеяния в пузырьковых камерах имеет небольшую точность по сравнению, например, с измерениями аналогичных величин в ядерной фотоэмульсии. Сравнительно небольшая точность определения среднеквадратичного угла рассеяния (25% в жидкостях с малыми атомными номерами и около 10% в ксеноне) связана с тем, что сфотографированный след частиц состоит из объектов, имеющих большие размеры и расположенных менее плотно, чем в эмульсиях.

Плотность трека в  пузырьковой камере (число пузырьков  на единице длины следа) зависит не только от скорости и заряда частиц, но и сильно зависит от термодинамического состояния рабочей жидкости. Так в пропановой камере плотность трека изменяется на 10% при изменении давления на 1% или рабочей температуры на 0,3 °С. Поэтому при измерениях плотности пузырьков необходимы камеры с высокой стабильностью температуры и величины перегрева жидкости. С другой стороны, необходима оптимальная плотность, поскольку при малой плотности трека (малый перегрев жидкости) велика статистическая ошибка, определяемая числом подсчитанных пузырьков на выбранном участке траектории частицы.

При большой плотности пузырьки начинают сливаться, что увеличивает погрешность. Считая, что размер регистрируемых пузырьков 10^-2 см, на отрезке трека в 10 см плотность трека можно определить с погрешностью не меньше 5%.

d-Электроны с энергиями выше десятка килоэлектронвольт образуют короткие треки, расположенные вдоль пути заряженной частицы. Число таких треков на единице пути обратно пропорционально квадрату скорости частицы. Правда, таких треков не очень много (около одного на 1 см при скорости частицы b≈ 0,5 в пропане), и поэтому это позволяет лишь сделать оценки скорости частицы по порядку величин.

Вывод:

Пузырьковая камера, прибор для регистрации следов (треков) быстрых заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Изобретена Д. Глейзером (США) в 1952. Перегретая жидкость может существовать некоторое время t, 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:

(1)

  Здесь r_kp — критический радиус пузырька, s — поверхностное натяжение жидкости, p₀ — давление насыщенного пара, р_кр — критическое давление, р — давление пара в перегретой жидкости, V — удельный объём жидкости, V' — пара. Для образования сверхкритического пузырька необходимо выделение энергии ~ (порядка) нескольких 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 (d-электронов). Время роста пузырьков до размеров, пригодных для фотографирования (0,1—0,3 мм), для разных П. к. колеблется в пределах от нескольких мсек до десятков мсек.

  В качестве рабочей  жидкости П. к. наиболее часто  применяют жидкие водород и дейтерий (криогенные П. к.), а также пропан C3H8, различные фреоны, Хе, смесь Xe с пропаном (тяжеложидкостные П. к.).

  Перегрев жидкости  в П. к. достигается быстрым  понижением давления от начального  значения рн > p0 до значения р  < p0. Понижение 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).

  Частицы впускаются  в П. к. в момент её максимальной  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 r их траекторий:

kc = 300 Hr/cos j.     (2)

  Здесь j — угол  между направлением магнитного  поля Н и импульсом k частицы,  с — скорость света. Искажения  следов в П. к. невелики и  связаны главным образом с  многократным рассеянием частиц. Используя прецизионную измерительную аппаратуру, можно определять пространственное положение следов и их кривизны с большей степенью точности.

  П. к., как правило,  используются для регистрации  актов взаимодействия частиц  высоких энергий с ядрами рабочей жидкости или актов распада частиц. В первом случае рабочая жидкость исполняет роли и регистрирующей среды, и среды-мишени (рис. 2). Эффективность регистрации П. к. различных процессов взаимодействия или распада определяется в основном размерами П. к. Регистрация нейтральных частиц (g-квантов, нейтронов) производится по актам их взаимодействия с рабочей жидкостью (см. табл.). Наиболее распространены П. к. с объёмом в несколько сот л, но существуют П. к. гораздо большего размера, например водородная камера «Мирабель» на ускорителе Института физики высоких энергий АН СССР имеет объём 10 м3; водородная камера на ускорителе Национальной ускорительной лаборатории США — объём 25 м3.

Основное преимущество П. к. — изотропная пространственная чувствительность к регистрации частиц и высокая точность измерения их импульсов. Недостаток П. к. — слабая управляемость, необходимая для отбора нужных актов взаимодействия частиц или их распада.

Список литературы:

1. Пузырьковые камеры / Под ред. Н.Б. Делоне.-М: Госатомиздат,1963.-340 c.
2. Википедия
3. Абрамов А[1].И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. - Основы экспериментальных методов ядерной физики (1977)(2-e, перер. и доп.)(ru)
4. http://nuclphys.sinp.msu.ru/. ( Ядерная физика в Интернете)