Искровая камера

        прибор для наблюдения и регистрации траекторий (треков) заряженных частиц. Широко используется для исследования ядерных частиц, ядерных реакций (См. Ядерные реакции), элементарных частиц (См. Элементарные частицы) и космических лучей (См. Космические лучи). В простейшем варианте И. к. 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 (Искровая камера 1 мксек) на электроды И. к. подаётся от импульсного генератора короткий (10—100 нсек) высоковольтный импульс напряжения. В рабочем объёме И. к. создаётся сильное электрическое поле (5—20 кв/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционные детекторы, черенковские счётчики (См. Черенковский счётчик) 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.

         Узкозазорная И. к. (расстояние между электродами Искровая камера1 см) обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков. Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1). Цепочка искр даёт направление траектории (рис. 2).

         В трековой И. к. (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.

         В стримерной И. к. (расстояние между электродами Искровая камера 5—20 см) лавины от электронов на треке развиваются независимо друг от друга и сопровождаются локальным свечением газа. При кратковременном импульсе (Искровая камера10 нсек) напряжения между электродами И. к. удаётся получить достаточно яркие для фотографирования светящиеся каналы — стримеры, длиной от 3 до 10 мм (рис. 3а, 3б).

         И. к. позволяет, помимо траектории, в ряде случаев определять ионизующую способность частиц. Помещенная в магнитное поле И. к. служит для определения импульсов частиц по кривизне их траекторий (рис. 2). И. к. 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, И. к. способны работать с большой частотой, так как их мёртвое время (время восстановления камеры после срабатывания) составляет всего несколько мсек.

         Кроме фотографирования, в И. к. широко применяют другие методы съёма информации, позволяющие, в частности, передавать данные с И. к. непосредственно на электронные вычислительные машины (ЭВМ) и автоматически их обрабатывать. Например, в проволочных И. к., имеющих электроды в виде ряда тонких нитей, расположенных на расстоянии Искровая камера 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 И. к. с помощью установленных вне зазора пьезокристаллов улавливают ударную волну (См. Ударная волна) 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.

        

        Рис. 1. Схема узкозазорной искровой камеры (слева).

        

        Рис. 2. Трек частицы в узкозазорной искровой камере (справа).

        

        Рис. 3a. Следы частиц в стримерной искровой камере.

        

        Рис. 3б. Следы частиц в стримерной искровой камере.