精選百科
本文由作者推薦
云室
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
威爾遜發(fā)明的核輻射探測(cè)器
設(shè)備簡(jiǎn)介
云室是在一定空間里模擬的云霧條件下進(jìn)行不同云物理實(shí)驗(yàn)研究的設(shè)備，容積有大有小。容積為立方米以上的大體積云室是固定的，可用于進(jìn)行多種云物理實(shí)驗(yàn)研究；容積為幾到幾十升的小型混合云室主要用于外場(chǎng)自然冰核觀測(cè)，也可進(jìn)行播云催化劑成冰性能的檢測(cè)。
設(shè)備發(fā)明
1895年秋，德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的消息傳到英國(guó)，1896年初，卡文迪什實(shí)驗(yàn)室主任J·J·湯姆孫就開始了空氣受X射線照射后導(dǎo)電特性的研究，并提出氣體電離理論．威爾遜因而有機(jī)會(huì)接觸當(dāng)時(shí)原始形式的X射線管．他用X射線照射云室，發(fā)現(xiàn)在膨脹比達(dá)到一定限度時(shí)形成了云霧．這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，X射線產(chǎn)生了大量的凝結(jié)核，它們和空氣中產(chǎn)生的極少量的核同屬一類．在此后的兩年中，威爾遜用他發(fā)明的膨脹儀研究了X射線、新發(fā)現(xiàn)的鈾射線、紫外線、尖端放電及其他方法在空氣中產(chǎn)生的凝結(jié)核．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由純粹電離作用產(chǎn)生的核使水蒸氣凝聚所要求的最小過飽和值全都相同，由電離作用產(chǎn)生的凝結(jié)核在電場(chǎng)中的性質(zhì)表明它們確實(shí)是帶電離子．這就支持了J·J·湯姆孫的氣體電離理論．這些研究報(bào)告于1898年秋送交了皇家學(xué)會(huì)．
帶電粒子看不見，但帶電粒子作為凝結(jié)核可以使水蒸氣在它周圍凝成霧珠，霧珠是看得見的．可以利用這個(gè)性質(zhì)來顯示帶電粒子的蹤跡．遺憾的是，由于威爾遜忙于別的研究工作，沒有繼續(xù)從事這方面的研究．
直到1910年，威爾遜重新開始了膨脹云室的研究，他現(xiàn)在思考的問題是使已知電荷的離子通過凝聚而成為可見的、可數(shù)的和可照相的痕跡的方法．當(dāng)時(shí)，α和β射線的微粒性概念已得到人們的確認(rèn)，他想，當(dāng)帶電粒子穿過空氣時(shí)由于和空氣中的氣體分子碰撞而使氣體分子電離，從而在入射粒子的運(yùn)動(dòng)路徑上生成大量的正負(fù)離子對(duì)，過飽和的水蒸氣將以這些正負(fù)離子為核心凝成霧珠，而霧珠是可見的和可照相的．有了這種想法，威爾遜開始著手試驗(yàn)膨脹儀器的最合適的形狀，尋找拍攝云霧顆粒的瞬時(shí)照相的有效方法。1911年春，試驗(yàn)尚未完成．有一天，他用已做好的粗糙儀器試驗(yàn)一下能否看見某些痕跡，實(shí)驗(yàn)用的是X射線，雖然沒抱多少成功的希望，但結(jié)果卻令他欣喜：云室中出現(xiàn)了云霧構(gòu)成的細(xì)小線條，這些線條就是由于射線作用而產(chǎn)生的電子的徑跡．后來，他把閃爍鏡上裝有鐳的金屬片放到云室里，第一次看到了沿α粒子徑跡凝聚成的非常漂亮的云霧圖像；當(dāng)讓適當(dāng)?shù)姆派湓纯拷剖視r(shí)，還看到了快速β粒子的長(zhǎng)線狀徑跡。1911年夏，可拍照的膨脹云室終于設(shè)計(jì)完成了，他用α粒子的徑跡照片，證實(shí)了W·H布拉格不久前關(guān)于X射線粒子性的分析．威爾遜指出，要得到一張好的云室徑跡照片，需要滿足兩個(gè)條件：首先，膨脹不能攪動(dòng)氣體．為了保證這一點(diǎn)，可使用扁而寬的云室，它的底可以突然下降，可根據(jù)要求增加容積．其次，云室內(nèi)不能有“塵埃”粒子，也不能有離子，待觀察的電離離子除外。為此，需在云室的頂部和底部之間加一個(gè)電場(chǎng)。
設(shè)備原理
云室是顯示能導(dǎo)致電離的粒子徑跡的裝置，是最早的帶電粒子探測(cè)器，由C．T．R．威爾遜1896年提出的，故稱威爾遜云室。它的原理是：射出云室的高能粒子引起的離子在過飽和蒸汽中可成為蒸汽的凝結(jié)中心，圍繞著離子將生成微小的液滴，于是粒子經(jīng)過的路徑上就出現(xiàn)一條白色的霧，在適當(dāng)?shù)恼彰飨戮湍芸吹交蚺臄z到粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡，根據(jù)徑跡的長(zhǎng)短、濃淡以及在磁場(chǎng)中彎曲的情況，就可分辨粒子的種類和性質(zhì)．云室的下底是可上下移動(dòng)的活塞，上蓋是透明的，一小塊放射性物質(zhì)(放射源)放在室內(nèi)側(cè)壁附近．實(shí)驗(yàn)時(shí)，在室內(nèi)加適量酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸汽．然后使活塞迅速下移，室內(nèi)氣體由于迅速膨脹而降低溫度，于是飽和蒸汽沿粒子經(jīng)過的路徑凝結(jié)，顯示出粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡．
由于云室靈敏時(shí)間短，工作效率低等原因，在核物理實(shí)驗(yàn)中已很少應(yīng)用。但在高能物理，特別是在宇宙射線研究中，膨脹云室仍不失為一種有用的探測(cè)工具。利用純凈的蒸氣絕熱膨脹，溫度降低達(dá)到過飽和狀態(tài)，這時(shí)帶電粒子射入，在經(jīng)過的路徑產(chǎn)生離子，過飽和氣以離子為核心凝結(jié)成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡，可通過照相拍攝下來。
構(gòu)成及性能
負(fù)溫的獲得
云室制冷方法有兩種：在云室壁外的夾套中加入酒精和干冰，或使用制冷壓縮機(jī)將蒸發(fā)管繞焊在云室壁外側(cè)直接使云室降溫。后者取消了夾套，操作雖較方便，但云室溫度有較大的波動(dòng)，使冰核活化溫度難以確定。改進(jìn)：設(shè)計(jì)容量為20 L的冷媒夾套，將壓縮機(jī)制冷的蒸發(fā)管路螺旋狀布設(shè)并浸泡在冷媒中，冷媒采用1: 1的乙二醇水溶液，以避免酒精蒸汽對(duì)冰核活化的抑制作用，這種配比的冷媒溶液在高于一35℃時(shí)不出現(xiàn)結(jié)晶，不致影響其熱傳導(dǎo)效率，較好地解決了云室溫度波動(dòng)問題。
最低制冷溫度可達(dá)一28℃左右，完全能滿足一般實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)的要求，在壓縮機(jī)的自動(dòng)啟停過程中，由于冷媒的熱容已足夠大，云室溫度較為穩(wěn)定。為使云室溫度能快而穩(wěn)地過渡到某一較高的實(shí)驗(yàn)溫度，還設(shè)計(jì)了1個(gè)功率為1kW的電加熱器，平均分布在冷媒夾套的中下部，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)需要接通或關(guān)閉。
溫度分布
雖然云室工作空間由冷媒夾套包圍，但仍存在一定的溫度梯度，不可能等溫。云室壁首先冷卻，水平方向以中心溫度略高，形成周邊空氣下沉而中心空氣上升的混合對(duì)流；因?yàn)樵剖疑仙w不可能制冷又須有開口，在有些實(shí)驗(yàn)操作中還需全部打開上蓋，因此，云室垂直向(特別是接近上部)有更大的溫度梯度。正是因?yàn)榇嬖诖怪睖囟忍荻龋剖抑械谋瞬⒉皇窃谀骋粋€(gè)確定的溫度下活化的，只能取平均溫度作為冰核活化溫度。
過冷霧的形成
云室用人工呼氣，水汽在冷環(huán)境下凝結(jié)出霧滴，或者直接通入超聲霧化器產(chǎn)生的常溫霧。這兩種方法對(duì)云室溫度及云室內(nèi)的空氣造成很大擾動(dòng)，而且通一次霧的維持時(shí)間很短，大約幾分鐘，若多次呼氣或多次通入常溫霧，又會(huì)造成云室中的水面過飽和，給檢測(cè)帶來誤差，因此迄今為止小型云室的造霧一直是一個(gè)難題。容積較大的云室如美國(guó)CSU等溫云室是連續(xù)通入過冷霧直至冰核化完成，但檢測(cè)結(jié)果需作稀釋訂正。改進(jìn)：云室在結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)銅質(zhì)內(nèi)筒，來自超聲霧化器的常溫霧從底部沿內(nèi)筒與原云室壁的5 mm間隙中上升。云室壁與冷媒接觸溫度最低，霧得以預(yù)冷，然后上升到內(nèi)筒上沿，再翻入云室中沿壁下沉，到中下部又隨混合對(duì)流上升，進(jìn)而彌散到整個(gè)云室內(nèi)筒。實(shí)測(cè)表明：經(jīng)間隙預(yù)冷處理的過冷霧流的溫度比云室內(nèi)溫度略低0. 2-0. 3℃，避免了瞬時(shí)高過飽和的發(fā)生?？刂?/span>霧化器的送霧流量，還可實(shí)現(xiàn)霧的連續(xù)或斷續(xù)供應(yīng)，解決了過冷霧維持時(shí)間短的問題，從而更好地模擬了冰核的活化和冰晶增長(zhǎng)的溫濕條件。云室的排污口(位于云室下部)在檢測(cè)時(shí)是關(guān)閉的，否則會(huì)有霧的泄漏和冰晶的丟失，送霧時(shí)，云室蓋上有一小孔，用于排出多余氣體，以保證霧能夠斷續(xù)或連續(xù)供應(yīng)。
冰晶接取
冰晶接取裝置的結(jié)構(gòu)為：在一塊厚為10 mm的黃銅板上，用導(dǎo)熱硅脂貼放一塊按900均分的可盛放4個(gè)玻璃片的紫銅圓盤(厚度稍大于玻璃片)，在該銅盤的上方放置留有玻片暴露口的糖盤(與紫銅圓盤同心)。觀測(cè)自然冰核時(shí)，可使用糖盤接取冰晶目測(cè)計(jì)數(shù)。在檢測(cè)人工冰核時(shí)，可使用玻璃片接取顯微鏡計(jì)數(shù)的方法，通過轉(zhuǎn)動(dòng)提柄上部的指針確定玻片暴露或關(guān)閉的狀態(tài)，依次暴露的玻璃片，最多可用4塊。
檢測(cè)冰晶的上下限：混合云室檢測(cè)冰晶的下限為糖盤法能檢測(cè)到的單位容積內(nèi)最低冰晶數(shù)，云室內(nèi)筒的有效容積為13. 5 L，按全盤出現(xiàn)1個(gè)冰晶計(jì)算，其檢測(cè)下限為0. 074個(gè)/L。檢測(cè)上限為玻璃片法能檢測(cè)到的單位容積內(nèi)最高冰晶數(shù)，顯微鏡視野面積為0. 0095cm(與放大倍數(shù)有關(guān))，云室內(nèi)筒的有效容積為3.14x9x58.5≈15L，按每視野出現(xiàn)50個(gè)冰晶計(jì)算，其檢測(cè)上限約為9 x 10個(gè)/L。
雖然云室具有兩種接取冰晶的方法，二者相比，糖液法不確定因素較多(如：震動(dòng)影響、盤壁影響、小冰晶不易進(jìn)入糖溶液、冰晶數(shù)密度大時(shí)難以分辯等)，所以對(duì)人工冰核成冰性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般使用玻璃片法。
我國(guó)除建造了容積為96m和2m固定式云室以及多個(gè)小容積的便攜式混合云室外, 還有研究特定冰核活化機(jī)制的靜力擴(kuò)散云室和均勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置。利用這些設(shè)備, 在冰核活化的研究、播云催化劑的研制和自然冰核的觀測(cè)等方面曾做了許多工作。目前, 在云霧降水物理學(xué)中被廣泛應(yīng)用的云室的構(gòu)造和基本性能如下。
3L便攜式混合云室
云室主體為雙層夾套構(gòu)造, 夾層充滿冷卻劑。檢測(cè)時(shí)從最低溫度開始, 在溫度回升過程中檢測(cè)冰核的活化溫度譜。它們具有操用簡(jiǎn)便, 易攜帶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn), 但由于體積小, 邊界效應(yīng)較大, 致使檢測(cè)結(jié)果離散偏大。
2m3等溫云室
云室主體為上、下半球形帶夾套的中空?qǐng)A柱體，內(nèi)徑1.2m, 最大高度2.08 m。載冷劑在夾套中循環(huán)，夾套外有10cm 厚的聚酯發(fā)泡層保溫。利用超聲霧化器造霧。云室附建有稀釋風(fēng)洞, 其檢測(cè)結(jié)果可與CUS 等溫云室的檢測(cè)結(jié)果相互比較。
96m3中型云室
1m3等溫云室
云室高1.76 m, 內(nèi)徑0.88 m。云室溫度可預(yù)先設(shè)定, 自動(dòng)調(diào)節(jié), 達(dá)到預(yù)置溫度后可長(zhǎng)時(shí)間保持, 溫度波動(dòng)低于0.1℃。云室的霧由超聲霧化器產(chǎn)生, 濕度、滴譜濃度可手動(dòng)調(diào)節(jié)。
小型混合云室有兩個(gè)不能替代的特點(diǎn):
但是冰核的活化對(duì)溫濕度條件極為敏感, 小型混合云室受體積限制溫度難以嚴(yán)格控制, 云室中過冷霧維持時(shí)間短, 通霧容易引起云室中氣樣體積、溫度和濕度的擾動(dòng)等不足, 勢(shì)必會(huì)造成很大的不確定性。
15L 便攜式混合云室
15L混合云室最低制冷溫度可達(dá)- 28℃左右, 云室溫度較為穩(wěn)定, 測(cè)溫儀間的測(cè)量誤差為±0.1℃, 檢測(cè)冰晶的上下限分別為9×104 個(gè)/L 、0.074 個(gè)/L。
設(shè)備應(yīng)用
大氣冰核濃度的觀測(cè)與研究
大氣中的氣溶膠粒子通過其對(duì)水的相變促進(jìn)作用影響云的微物理結(jié)構(gòu)和降水過程, 從而影響天氣氣候過程。這些已引起國(guó)際大氣科學(xué)界的關(guān)注。鑒于中國(guó)北方廣大地區(qū)冰晶過程在降水過程中起重要作用, 20 世紀(jì)60—70 年代在中國(guó)曾開展過多次大氣冰核的觀測(cè), 結(jié)果表明: 與風(fēng)沙過程有關(guān)的自然飄塵和人類活動(dòng)排放的氣溶膠粒子是冰核的主要來源。80 年代北方層狀云人工增雨研究中, 觀測(cè)分析了中國(guó)北方廣大地區(qū)云凝結(jié)核濃度的區(qū)域分布特點(diǎn)。90 年代以后, 游來光等于1995 年和1996 年兩次組織了北京地區(qū)春季大氣冰核濃度的觀測(cè), 發(fā)現(xiàn)冰晶濃度與云中氣溶膠粒子濃度, 兩者有較好的正相關(guān)關(guān)系。
β- AgI 為六方晶系, 晶體的點(diǎn)陣參數(shù)非常接近于冰, 其微粒在溫度低于- 4℃下能充當(dāng)冰核, 通過異質(zhì)核化在過冷云中產(chǎn)生冰晶。如能再降低AgI 與冰點(diǎn)陣參數(shù)的差別, 則可能進(jìn)一步提高其成冰效率。在這方面國(guó)內(nèi)外進(jìn)行過一些實(shí)驗(yàn)工作, 旨在產(chǎn)生AgI與其他物質(zhì)的復(fù)合氣溶膠, 來改變AgI 晶體的點(diǎn)陣參數(shù), 從而達(dá)到提高焰劑的成冰性能。焰劑配方成冰性能的優(yōu)劣, 主要通過云室的檢測(cè)來了解。1999 年結(jié)題的“人工增雨新催化技術(shù)系統(tǒng)研究”, 對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的各種AgI 焰劑在2m等溫云室中統(tǒng)一進(jìn)行了成核率檢測(cè)和分析。
液氮( LN) 消霧成冰性能的實(shí)驗(yàn)研究
液氮( LN) 播入冷云中與飽和濕空氣和云滴混合, 同其它催化劑一樣有貝吉龍過程(Bergeron) 的出現(xiàn), 產(chǎn)生大量的冰晶胚胎和冰晶。張錚等對(duì)液氮的消霧成冰性能進(jìn)行了研究, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 液氮成核率與云霧溫度的相關(guān)不明顯, 但與液氮的播撒量有關(guān)。曹學(xué)成、任婕、王偉民、韓光等研究了液氮( LN) 成冰核作用和特征, 結(jié)果表明: 0～- 5℃的高溫段, LN 的成冰核率>1010.g ; - 5～- 10℃其成冰核率為10～10.g ; ≤- 10℃其成冰核率為10～10.g 。由于在高溫段LN 有較高的成冰核率, 因此, 在人工增雨對(duì)冷云催化作業(yè)和對(duì)人工消除過冷霧的催化作業(yè)方面, 有了更寬的溫度使用范圍。
稀土化合物成冰性能的實(shí)驗(yàn)研究
在人工影響天氣工作中, 國(guó)內(nèi)外廣泛地使用著碘化銀, 為了克服實(shí)用播種中碘化銀氣溶膠的某些缺點(diǎn)( 如陽(yáng)光引起活性衰減) , 也有采用水溶膠形式播種的, 然而, 兩者都要消耗大量白銀。為了尋找新的經(jīng)濟(jì)而有效的成冰催化劑, 多年來各國(guó)不少研究者對(duì)許多無機(jī)和有機(jī)化合物的成冰性能作了實(shí)驗(yàn)研究。
70 年代初期, Matsubara 曾報(bào)道七種稀土元素氧化物的成冰性能, 并認(rèn)為它們的成冰能力是中等的, 但卻無與之對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上, 莫天麟等用化學(xué)方法制備了幾種混合稀土化合物水溶膠, 對(duì)它們的形成條件、凍結(jié)性能方面作了初步篩選, 得到氟化稀土(RF3) 、碘酸稀土[R(IO3)3]水溶膠與碘化銀水溶膠平均凍結(jié)溫度相近的結(jié)果?；谖覈?guó)稀土資源豐富, 研究稀土化合物的成冰性能, 尋找目前廣泛使用的碘化銀催化劑的非銀催化劑替代品, 不但可以擴(kuò)展稀土新的應(yīng)用領(lǐng)域, 獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán), 而且對(duì)于人工影響天氣的可持續(xù)發(fā)展, 保護(hù)生態(tài)環(huán)境，都具有現(xiàn)實(shí)意義。
冰雪晶碰并勾連增長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)分析
在云生命期中, 單憑凝結(jié)是不能增長(zhǎng)到毫米量級(jí)雨滴的, 要有碰并過程, 但直徑<50μm 的滴碰并效率很低。從云滴凝結(jié)增長(zhǎng)到有效碰并到降雨似乎是很漫長(zhǎng)的過程。然而人們常常觀測(cè)到云在lh內(nèi)形成降水, 有時(shí)l～2h 內(nèi)就形成降雹, 這歸功于冰晶的出現(xiàn)、相變。實(shí)驗(yàn)與外場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn), 冰晶增長(zhǎng)亦有一個(gè)與液滴碰并增長(zhǎng)相似的加速過程, 冰晶碰并液滴( 過冷) 形成霰, 進(jìn)而碰并過冷水滴長(zhǎng)大成冰雹; 冰晶間相互碰并勾連、攀附, 快速增長(zhǎng)為雪花或雪團(tuán), 如融化成毫米量級(jí)的雨滴, 將水質(zhì)點(diǎn)增長(zhǎng)加快, 加速降水進(jìn)程。
人們?cè)缇妥⒁庥^測(cè)研究冰雪晶間碰并勾連現(xiàn)象, 認(rèn)為它主要與溫度有關(guān), l～- 5℃是多發(fā)區(qū), 其機(jī)制主要是粘連, - 12～- 17℃次之, 主要是勾連、攀附；晶型最多的是片狀及輻枝狀, 還有針狀成束晶。黃庚等認(rèn)為冰晶的增長(zhǎng)過程僅在水面飽和、過飽和條件下發(fā)生。其中- 13～- 17℃碰并勾連效率最高, 該層的枝、星狀晶是勾連、攀附的主要區(qū)域, 亦為冰晶繁生的主要區(qū)域、生長(zhǎng)率最快, 是人工增雨播撒人工冰核催化效率較高的溫度段。總之, 冰雪晶碰并勾連的研究對(duì)自然降水( 雪) , 尤其在人工引晶催化增雨中很有意義。
設(shè)備貢獻(xiàn)
威爾遜云室能使那些小得無法直接觀察的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡顯示出來，甚至也可把那些高速粒子發(fā)生相互撞擊使運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變的情形拍攝下來。因此，它一經(jīng)發(fā)明便立即受到人們的普遍重視與運(yùn)用，對(duì)于檢驗(yàn)理論和探索新型粒子做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
1923年康普頓(Arthur Holly Compton,1892一1962年)發(fā)現(xiàn)了X射線散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)的現(xiàn)象，即康普頓效應(yīng)，他用光子與電子碰撞時(shí)動(dòng)量與能量守恒定律作出解釋。在人們對(duì)此將信將疑時(shí)，威爾遜用云室拍攝到的反沖電子的徑跡，令人信服地證實(shí)了康普頓散射理論，為愛因斯坦光子說提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。由于這項(xiàng)工作及他發(fā)明的云室，他和康普頓共獲1927年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。
后來，人們利用威爾遜云室又發(fā)現(xiàn)了許多新型粒子。首先是正電子的發(fā)現(xiàn).1932年，美國(guó)加州理工學(xué)院的C· D"安德森(Carl David Anderson,1883一1964年)利用威爾遜云室研究宇宙射線，在宇宙射線的云室照片中發(fā)現(xiàn)了正電子的徑跡，這是利用云室發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)反粒子—正電子，從而證實(shí)了狄拉克(P. A. M. Dirac)關(guān)于存在正電子的預(yù)言。安德森因此榮獲1936年度諾貝爾物理獎(jiǎng).1937年，安德森又用它發(fā)現(xiàn)了湯川秀樹在1935年從理論上預(yù)言的(介)子.1955年，我國(guó)科學(xué)家王淦昌和他的合作者利用大型云室發(fā)現(xiàn)了反西格馬負(fù)超子.
1925年在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，年輕的布拉開特(M. S. Blackett,1897一1974年)在盧瑟福和威爾遜的指導(dǎo)下致力于用云室研究a粒子撞擊氮原子核的問題。他從拍攝到的兩萬(wàn)多張?jiān)剖艺掌械玫搅?張照片，證實(shí)了盧瑟福1919年所做的世界上最早實(shí)現(xiàn)的人工核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。
1932年布拉開特(P. M. S. Blacken)和奧恰利尼(U. P. S. Occhialini)合作，開始用威爾遜云室研究宇宙射線。由于宇宙射線稀少，如果讓云室隨機(jī)地膨脹和拍照，大約每百?gòu)堈掌兄挥?一5張上有宇宙射線的徑跡，這使他們想到云室攝影的自動(dòng)化問題。解決的辦法是在豎直放置的云室上下兩側(cè)各置一蓋革計(jì)數(shù)管，使得經(jīng)過云室的宇宙射線必將先后穿過兩個(gè)計(jì)數(shù)管。布拉開特設(shè)計(jì)了一種電路，只有從兩個(gè)計(jì)數(shù)管來的訊號(hào)相藕合時(shí)才能觸發(fā)云室的膨脹而產(chǎn)生記錄照片。布拉開特用這種自動(dòng)化技術(shù)控制云室攝影，約80%的照片上都有射線徑跡。他們通過對(duì)大約7 000張照片的分析，證實(shí)了幾個(gè)月前安德森發(fā)現(xiàn)的正電子，直觀地說明了正負(fù)電子對(duì)的產(chǎn)生和湮滅過程.1933年布拉開特轉(zhuǎn)到倫敦大學(xué)伯克貝克學(xué)院擔(dān)任教授。在那里，他繼續(xù)用云室方法研究宇宙射線，他研制出了用于云室的大而積勻強(qiáng)磁場(chǎng)裝置，并用這臺(tái)裝置拍攝了大量宇宙射線徑跡的照片。由于布拉開特對(duì)云室技術(shù)的改進(jìn)及由此對(duì)核物理和宇宙射線的一系列新發(fā)現(xiàn)而榮獲1948年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。
1952年，美國(guó)加州大學(xué)的格拉塞(D. A. Ulaser)在云室中直接用液體代替氣體一蒸汽混合物而發(fā)明了泡室。泡室的出現(xiàn)為探測(cè)高能帶電粒子又提供了一種有效手段，為此格拉塞榮獲1960年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。
未來展望
(1)小型便攜式混合云室在對(duì)大氣冰核進(jìn)行觀測(cè)采樣; 對(duì)播云催化劑研制和檢測(cè)特別是在檢測(cè)彈載催化劑的成核率時(shí), 有它獨(dú)特的方便性。可以把它設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)附近進(jìn)行檢測(cè)。但是小型混合云室受體積限制, 溫度難以嚴(yán)格控制, 云室中過冷霧維持時(shí)間短，通霧容易引起云室中氣樣體積、溫度和濕度的擾動(dòng)等不足。再加之檢測(cè)程序不嚴(yán)格和統(tǒng)一, 勢(shì)必會(huì)造成很大的不確定性, 使檢測(cè)結(jié)果存在量級(jí)差異。今后，為了使云室具有更好的穩(wěn)定性和重復(fù)性, 應(yīng)該在云室的制冷系統(tǒng)、過冷霧的設(shè)計(jì)和冰晶接取方法上進(jìn)行改進(jìn)。
(2)作為優(yōu)秀的人工降水用催化劑應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)有效、便于使用的。一般用成冰閾溫和成核率來度量物質(zhì)的成冰性能。選用催化劑時(shí), 要注意, 作為催化劑的物質(zhì)應(yīng)是資源豐富, 價(jià)格便宜, 無毒和無腐蝕性的。還要注意其對(duì)運(yùn)輸、保存的條件不太苛刻。在播撒時(shí)產(chǎn)生微粒的方法要簡(jiǎn)便易行, 單位時(shí)間內(nèi)核的發(fā)生率要高。
最新構(gòu)造
一個(gè)更加現(xiàn)代的設(shè)計(jì)是擴(kuò)散云室，這個(gè)裝置中云室的頂部與底部維持著一個(gè)大的溫度差，通常使用干冰來冷卻云室底部，頂部的室溫則意味著頂部氈制品中的酒精就會(huì)沿室壁向下翻滾并和室底附近的重冷空氣混合在一起，隨后懸浮在那里，云室中充滿了空氣和酒精蒸汽當(dāng)溫度低時(shí)的底部擴(kuò)散時(shí)蒸汽變成了過飽和狀態(tài)。底部的低溫意味著一旦蒸汽下降，它就會(huì)被過度冷卻，也就是在一個(gè)不可能產(chǎn)生蒸汽的溫度下成蒸汽狀態(tài)，所以蒸汽容易凝結(jié)成液態(tài)，一點(diǎn)宇宙射線就會(huì)讓蒸汽電離，也就是說宇宙射線奪走了許多氣體分子的電子，使原子帶電，于是被電離的粒子互相吸引引發(fā)凝結(jié)過程，形成一個(gè)宇宙粒子的路徑。
參考資料
[1]
一個(gè)觀測(cè)冰核的15 L混合云室 · 知網(wǎng)[引用日期2021-11-03]
云室相關(guān)的文章
多疑是指神經(jīng)過敏、疑神疑鬼的消極心態(tài)，屬于精神心理科疾病。與生活環(huán)境、消極暗示、受過傷害等有關(guān)，因心理脆弱而過度自我保護(hù)。多疑分為內(nèi)應(yīng)多疑和外應(yīng)多疑。內(nèi)應(yīng)多疑的主要表現(xiàn)為總是懷疑某人對(duì)自己不好，某件事對(duì)自己不利，便耿耿于懷，悶悶不樂，情緒立即反常，半天都不能排解；外應(yīng)多疑的主要表現(xiàn)為的覺得被人懷疑后
棕櫚 zōng lǘ（學(xué)名：Trachycarpus fortunei），又稱棕樹、唐棕、鐵扇棕、鬣葵等，是棕櫚屬的一種常綠喬木。棕櫚廣泛栽培于中國(guó)、日本、印度、緬甸、美國(guó)、歐洲南部等暖溫帶地區(qū)；在中國(guó)主要分布在秦嶺以南，除西藏外的各省（自治區(qū)、直轄市）如廣東、云南、上海等。多生長(zhǎng)在海拔2000米以
甜瓜（學(xué)名：Cucumis melo L.）是葫蘆科(Cucurbitaceae)黃瓜屬(Cucumis)植物，別名白蘭瓜、哈密瓜、香瓜。甜瓜原產(chǎn)于印度和非洲國(guó)家，后廣泛引種于世界溫帶至熱帶地區(qū)，中國(guó)各地廣泛栽培。甜瓜喜光照，喜溫耐熱，常生長(zhǎng)在土層深厚、通透性好、不易積水的沙土中。
中亞，中亞細(xì)亞的簡(jiǎn)稱，指亞洲中部?jī)?nèi)陸地區(qū)，該概念最早由德國(guó)人亞歷山大·馮·洪堡于1843年提出，其所包含的范圍存在多種界定，狹義上一般限于“中亞五國(guó)”。
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
