二、探测放射线的方法
放射性元素放射出的 α 射线、β 射线和 γ 射线都是看不见的,需要根据它们跟其他物质作用产生的各种效应,用适当的仪器来探测,下面简单介绍三种方法。
一、云室
我们知道,水蒸气遇冷凝结,会形成很小的雾珠,这时它需要有凝结的核心,悬浮在空气中的尘埃微粒或气体离子都可以成为这种凝结核心。云和雾就是这样形成的。如果空气中没有任何尘埃或离子,水蒸气就是达到过饱和状态,也不能马上凝结。但是,如果这时由于某种原因在空气中产生了离子,那么过饱和的水蒸气就会以这些离子为核心立即凝结成雾珠。离子是看不见的,可是雾珠是看得见的,因此可以根据出现的雾珠来推测产生离子的情形。云室就是根据这个原理制成的。
云室(图 9–2)的主要部分是一个塑料或玻璃制的容器,它的下底是在小范围内可以上下移动的活塞,上盖是透明的,可以通过它来观察室内发生的现象或进行照相,一小块放射性物质(放射源)放在室内侧壁附近(或放在室外,让放射线从侧壁的窗射入)。实验时,先往云室里加一些酒精或乙醚(可以洒在云室下底上的黑绒布上),使室内充满酒精的饱和蒸气,然后,使活塞突然迅速向下移动,室内气体由于迅速膨胀而降低温度,于是酒精蒸气达到过饱和。这时如果有射线粒子从室内气体中飞过,使沿途的气体分子电离,过饱和的酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成一条雾迹,这种云室是英国物理学家威耳逊(1869 ~ 1959)于 1911 年发明的,通常叫做威耳逊云室。

用云室可以清楚地看出 α 粒子和 β 粒子的径迹(图 9–3)。α 粒子质量较大,在气体中行进时不易改变方向,它的电离本领大,在每厘米的路程中能使气体分子产生 10000 对离子,所以它的径迹直而粗。β 粒子质量很小,跟气体分子的电子碰撞时容易改变方向,而且电离本领小,在每厘米的路程中只能产生几百对离子,所以它的径迹比较细而且有时发生弯曲。γ 粒子电离本领更小,有时能产生一些细碎的雾迹。

二、计数器
计数器的主要部分是计数管,它是一支玻璃管,里面有一个导电的圆筒(或在管壁上涂一层导电薄膜)作阴极,一根通过圆筒轴心的金属丝作阳极(图 9–4),管里装入惰性气体(如氩、氖等)和少量的乙醇汽或溴汽,气压大约是 1.33×104 ~ 2.66×104 帕。在两极加上大约 800 ~ 1500 伏的直流电压,这个电压略低于管内气体的击穿电压。当有射线粒子飞进管内,使管内气体电离时,产生的电子在电场作用下向阳极加速运动。电子在运动中能量越来越大,达到一定值时,跟气体分子碰撞,又可使气体分子电离,再产生电子,于是经过一段很短时间,就会产生大量电子,这些电子到达阳极,正离子到达阴极(正离子由于质量大,运动较慢,在运动中不会再使气体分子电离),就使计数管发生一次短暂的放电,从而得到一个脉冲电流。这个脉冲电流可以用电子设备录下来。

这种计数器适合于对 β 粒子和 γ 粒子进行计数、α 粒子的贯穿本领很小,要对它计数,需要在计数管上装一个很薄的窗口,或者制成其他式样。
三、乳胶照相
放射线能够使照相底片感光,放射线中的粒子经过照相底片上的乳胶时,使乳胶中的溴化银分解,经显影后,就有一连串的黑点显示出粒子的径迹。这些径迹可用显微镜来进行观察与测量,根据径迹的长短和形状,可以判断入射粒子的性质、种类和能量。乳胶的密度较大,粒子在乳胶中的射程约为空气中的千分之一,因此容易看到径迹的全部。乳胶照相的主要优点是能够连续地工作,能够将入射粒子每个时刻的径迹记录下来。
随着科学技术的发展,探测射线的手段不断改进,近年来,由于探测仪器大都和电子计算机直接联结,实现了对实验全过程电子计算机控制、计算、数据处理,已经使实验方法高度自动化。
发布时间:2025/8/9 下午2:38:08 阅读次数:108