|
|
о
ас и
4
218
амера (точная локализация траекторий заряж. час-тид, высокое пространств, разрешение), и таких электронных детекторов, как сцинтилляционные детекторы (высокое быстродействие и временное разрешение). И. к, широко применялись в 1960≈75, однако в дальнейшем наибольшее применение получила стрингерная камера.
Лит.; Искролая камера, М., 19В7; Rice-Evans P., Spark, streamer, proportional and drift chambers, L., 1974.
Б. Л. Долгоштп.
ИСКРОВОЙ РАЗРЯД (искра) ≈ неустановившийся электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлениях порядка атмосферного в том случае, когда непосредственно после пробоя разрядного промежутка напряжение на н╦м падает в течение очень короткого времени (от неск, долей икс до сотни мкс) ниже величины напряжения погасания разряда. И. р. повторяется, если после погасания разряда напряжение вновь возрастает до величины напряжения пробоя. При увеличении мощности источника напряжения И. р. переходит обычно в дуговой разряд. В природных условиях И. р. наблюдается в виде молний.
Развитие И. р. объясняется стримерной теорией электрич, пробоя газов: из электронных лавин, возникающих при наложении электрич. поля на разрядный промежуток, при определ. условиях образуются т. п. стримеры ≈ тонкие разветвл╦нные каналы, заполненные ионизованным газом. Стримеры, быстро удлиняясь, перекрывают разрядный промежуток и соединяют электроды непрерывными проводящими каналами. Далее сила тока резко нарастает, каждый из каналов быстро расширяется, в н╦м скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук< воспринимаемый как характерный «треск» искры (в случае молнии ≈ гром).
Величины, характеризующие И. р. (напряжение зажигания, напряжение погасания, макс, ток, длительность), могут меняться в очень широких пределах в зависимости от параметров разрядной цепи, величины разрядного промежутка, геометрии электродов, давления газов и т. д. Напряжение зажигания И. р., как правило, достаточно велико. Продольная напряж╦нность поля в искре понижается от неск. десятков кВ/см в момент пробоя до сотни В/см спустя неск. мкс. Макс, сила тока в мощном И. р. может достигать значений порядка НесК. сотен кА.
Особый вид И. р.≈ скользящий разряд, возникающий вдоль поверхности раздела газа и тв╦рдого диэлектрика, помещ╦нного между электродами. Области скользящего И. р., в к-рых преобладают заряды к.-л. одного знака, индуцируют на поверхности диэлектрика заряды др. знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности диэлектрика, образуя т. н. фиг у-р ы Л и х т е н б е р г а. Процессы, близкие к происходящим в И. р., свойственны также кистевому разряду,
И. р. наш╦л разнообразное применение в науке и технике. С его помощью инициируют взрывы и процессы горения, измеряют высокие напряжения, его используют в спектральном анализе, для регистрации заряж. частиц (см. Искровой сч╦тчик), в переключателях электрич, цепей, для обработки металлов и т. п.
Лит. См, при ст. Электрические разряды в гцзах.
В. Н. Полесников,
ИСКРОВОЙ СЧЕТЧИК ≈ прибор для регистрации настиц, принцип действия к-рого основан па возникновении искрового разряда в газе при попадании в него заряж. частицы. Применяется в ядерной физике (изучение времени жизни возбужд╦нных состояний ядер), физике элементарных частиц (измерение скорости, координат и энергии заряж. частиц), астрофизике (космич. лучи) и медицине. Простейший вариант плоскопараллельного И. с. представляет собой два параллельных металлич. электрода в герметизированном объ╦ме, за-
полненном Аг и парами органич. веществ (спирт, эфир и др.). К электродам через нагрузочное сопротивление R приложено пост, напряжение порядка ∙≈∙ неск. кВ. Регистрируемая частица ионизирует молекулы газа. Образующиеся свободные электроны дают начало лавинообразному нарастанию числа электронов в зазоре за сч╦т ионизации молекул газа в сильном электрич. ноле (электронно-фотонные лавин ы). Затем наступает стрпмерная стадия пробоя (см. Стримеры), к-рая переходит в искровой разряд. После разряда напряжение на электродах медленно восстанавливается. Это «м╦ртвое» время (~10~3с) необходимо для очищения газового зазора от зарядов перед регистрацией новой частицы. Состав и давление газовой среды выбираются из условия получения стримсрного вида искрового пробоя, обеспечивающего наилучшие сч╦тную, временную и координатную характеристики И. с. Регистрация разряда осуществляется по электрич. сигналу амплитудой до сотен В, возникающему на нагрузочном сопротивлении, или по световому излучению от искры. В последнем случае используется фотоаппарат или электронно-оптический преобразователь.
Удовлетворит, характеристики И. с. впервые были получены Дж. У. Койффелом (J. W. Keuffcl, 1949). Металлич. электроды И. с. имели площадь 35 см2 при межэлектродном зазоре 2,5 мм. Газовая срода содержала ксилол (6 мм рт. ст.) и Аг (0,5 атм). Наблюдались искровые разряды вблизи места прохождения заряж. частиц. Флуктуация задержки прихода электрич. сигнала относительно момента прохождения частицы (временное разрешение) т~5-10~эс. С целью улучшения временного разрешения и задержки срабатывания И. с. в дальнейшем уменьшали межэлсктродный зазор. Однако при этом необходимо уменьшение площади электродов, чтобы возрастающая энергия в искре их не разрушала. Давление газа увеличивали для получения большей эффективности регистрации. Наилучшие результаты были получены на И. с. с диаметром электродов 4 мм и межэлектродным зазором 0,1 мм. Газовая среда состояла из О2 (0,5 атм}, Не (20 атм). При регистрации света от искры при помощи электронно-оптяч. преобразователя было получено т~10~и с. Уникальные временное разрешение и малая задержка срабатывания, не были широко использованы из-за малой площади электродов, недостаточной скорости сч╦та и др.
Часть этих трудностей была преодолена в И. с. с ло-кализов. разрядом, в к-ром каждый разряд снимает напряжение лишь с малой области электродов порядка IICCK. мм2 в месте прол╦та чдстицы. На остальной площади сохраняются высокое напряжение и способность независимой регистрации частиц. При этом ограничения на площадь электродов отсутствуют, улучшается загрузочная способность, т. к. И. с. с локализов. разрядом эквивалентен большому числу независимых И. с. малой площади. Локализация разряда достигается за сч╦т использования полулроводящего анода с уд. сопротивлением ~ 10е Ом-см (напр., полупроводящсе стекло) и газовой среды, поглощающей свет от искры; это необходимо для предотвращения ложных пробоев в соседних областях сч╦тчика (напр., смесь дивинила» этилена, изобутапа и Аг). Роль R играет полупроводящий электрод. Электрич. сигнал амплитудой в 1 В снимается через ╦мкостную связь между областью разряда и проводящей поверхностью, нанес╦нной на внешнюю по отношению к газовому зазору сторону полупроводя-щсго электрода. Проводящая, поверхность обычно состоит из полосок, что обеспечивает одноврем. регистрацию мн. частиц. При зазоре 0,1 мм получено т=2,5Х ХЮ~11с, при задержке срабатывания 2-10~19с. Точность определения координат частиц в плоскости электродов 0,1 ≈ 0,3 мм. Эффективность регистрации-релятит вистских частиц при давлении газа ^10 атм близка к 100%. Для экспериментов на ускорителях использовались И. с. с локализов. разрядом площадью до 0,1 и*. Изготовляются сч╦тчики площадью 0,3 м2. Временные и
