云室的工作原理-天龙科技来解答
首先,我们先来了解一下云室吸气粒子探测器具体的工作原理。
当带电粒子在空气中运动时,它会与大气分子发生碰撞,而使空气分子发生电离。气体分子被电离后会吸引极性分子(水和酒精都是极性分子)。这时,如果周围是极性分子的过饱和蒸气,极性分子就可以以电离后的气体分子为凝结核而液化。这样极性分子不断聚集,会形成肉眼可观察到的云雾状微小液滴。所以,如果我们看到了“云雾”的痕迹,就说明看到了粒子的运动轨迹。
为了能在实验中观察到上述的现象,我们需要在一个密闭容器里充满极性分子的过饱和蒸汽来制造“云”,以此建造我们的“云室”。过饱和蒸气是指在一定温度下超过饱和蒸气应有的密度而仍不液化或凝华的蒸气,它的特点是不稳定,如果出现凝结核就会液化或凝华。形象地说,就像在凉爽的秋天早晨草叶上的露珠,容器中过饱和蒸汽会在它可以粘住的任何物体上形成云状液滴。
云室可以由不同类型的过饱和蒸气来实现,我们这里用酒精或者异丙醇。在一个密闭的容器内,使容器顶部温热并且底部冷。温暖的顶部将酒精/异丙醇汽化,汽化后的蒸气在底部液化,这样在容器的底部就易形成过饱和蒸气。当粒子带电粒子通过蒸气时,会使空气分子电离。蒸气中的酒精/异丙醇是极性分子,它们会被吸引到电离粒子的周围。然后凝结成云雾状滴落到容器底部。云室内形成的轨迹,可能看起来就像飞机的轨迹一样——细长的线条标志着粒子粒子穿过云室的路径。