Камера Вильсона

Камера Вильсона позволяет увидеть треки частиц космического излучения, естественного радиационного фона и любых других источников радиации!.

Нам понадобится:

• Прозрачный пластик для сборки камеры Вильсона и сосуда для горячей воды

• Фетр для пропитки спиртом, который будет испарятся и конденсироваться внизу камеры
• Несколько магнитов для поддержки фетра
• Алюминиевый радиатор, размером примерно со смартфон, возможно краска , если радиатор не черный)

• Изопропиловый спирт (или может смесь ацетон:спирт:вода=1:2:1)
• Соль, желатин, вода для хладагента (100:10:400)
• Мощный фонарик для качественной подсветки треков частиц
• Источник радиоактивного альфа-излучения (урановое стекло, америций из датчика дыма, тумблер со светомассой постоянного свечения, торированные электроды)

• Кювета из пластика, в которую заливается хладагент и помещается радиатор
• Скотч, клей, линейка, ножницы, нож, алюминиевая проволока

Также данный гаджет называют «облачная камера». В ней находятся пары спирта, которые, благодаря интенсивному охлаждению, конденсируются на траектории пролетающих высокоэнергетических частиц. Таким образом камера позволяет:

• увидеть треки частиц естественного радиационного фона
• наблюдать альфа-излучение источника
• детектировать космическое излучение

Конструкция уникален тем, что для ее работы НЕ требуется ни сухой лед, ни элементы Пельтье, ни прочие ухищрения, вроде вакуумирования, которые сложно достать или сделать! Благодаря продуманной геометрии и правильно подобранным материалам, камера работает на хладагенте, который легко приготовить в домашних условиях, потребуется только немного пищевой соли и холодильник.

Как проводятся наблюдения за частицами?

1. Сначала вы собираете саму камеру и готовите хладагент
2. Потом заправляете им камеру и помещаете в морозилку
3. Через 24 часа можно запускать гаджет. Заправляете камеру спиртом, смочив им фетр, если есть источник, кладете его внутрь, настраиваете освещение и начинаете наблюдения!
4. Примерно через 5 минут, когда камера выйдет на режим, вы увидите белые полоски пролетающих частиц. Это и есть треки частиц радиации!

Немного о радиоактивном источнике (электрод):

Источник представляет из себя вольфрамовый стержень, легированный 2% оксида тория. Активность его невысока, источник излучает порядка 2 альфа-частиц в секунду. Но этого достаточно, чтобы непрерывно видеть в камере появляющиеся треки частиц.

Такие стержни можно приобрести в любом строительном магазине (их используют как сварочные электроды, обозначение WT-20). При соблюдении правил использования, они безопасны.

Как работает камера

В камере интенсивно испаряется спирт. В результате его концентрация относительно быстро достигает предела. Если при этом плавно охлаждать камеру, спирт выпадет в виде росы, конденсируется. Но если в нижней части камеры будет очень холодная подложка, то пары, попав туда, быстро охладятся и не успеют сконденсироваться, останутся в газообразном состоянии. Они будут перенасыщены и в любой момент готовы конденсироваться на каком-то возмущении. Пролетающие частицы ионизируют пары, это и является возмущением, на нем конденсируются капли и формируют трек частицы. Хладагент необходимо заморозить до температуры ниже -18 градусов Цельсия. Так, чтобы перешел в твердое агрегатное состояние. Заморозился, в общем). Хладагент - раствор соли в воде с добавлением гелеобразователя для минимизации конвективного переноса тепла. Неважно, используются элементы Пельтье, сухой лед или наша схема. Главное, чтобы температура дна камеры поддерживалась ниже -15 градусов Цельсия. Для подсветки можно использовать любой осветительный прибор. Перенасыщение пара происходит при понижении температуры, ниже отметки, которая называется "точка росы". Она зависит от текущей температуры пара и от его концентрации.

Замечание 1: опыты лучше проводить в морозы зимой, чтоб хладагент можно было поморозить на улице, так как в холодильнике не ниже -18 градусов Цельсия, а смесь льда, воды и соли опускает температуру только  до 21 градуса.

Замечание 2: Америций из датчика дыма лучше устанавливать таким способом:

Псе проекты, связанные с радиацией, можно увидеть тут