Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики http://chemistry-chemists.com/forum/ |
|
Спинтарископ / Сцинтилляторы http://chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=80&t=5468 |
Page 1 of 1 |
Author: | Иван Николаевич [ 29 Aug 2013 21:36 ] |
Post subject: | Спинтарископ / Сцинтилляторы |
Хотелось рассказать о занятном демонстрационном приборчике - спинтарископе. Были времена когда они пользовались большой популярностью, однако сейчас практически забыты. Идея, лежащая в основе этого устройства нашла применение в классических опытах ядерной физики. Думаю все помнят со школьной скамьи, как Резерфорд обстреливал золотую фольгу альфа-частицами... Quote: Спинтарископ (от греч. σπινθήρα — искра и σκοπέω — смотрю, наблюдаю) Изобретен он был Уильямом Круксом в 1903 г. Attachment: spinthariscope 2480.jpg [ 46.9 KiB | Viewed 46581 times ] Устройство его простейшее - в сильную лупу наблюдают экран, покрытый сульфидом цинка, на который направлен поток альфа - частиц от иголки с ничтожным количеством радиоактивного препарата. После примерно 15 минутной адаптации глаза к темноте наблюдающему открывается завораживающее зрелище. Quote: Если смотреть в спинтарископ в темной комнате, то наблюдается красивое зрелище - на экране видно огромное количество вспышек, мерцающих подобно звездам в безоблачную морозную ночь. Каждая такая вспышка вызвана ударом альфа-частицы и это тоже приводит в благоговение. Quote: Они "заставляют экран из сернистого цинка блестеть, как перо жар-птицы, ярким голубым сиянием неописуемой красоты". Можно усмотреть сходство и с роем светлячков или просто насекомых, кружащихся ночью возле фонаря. |
Author: | Иван Николаевич [ 29 Aug 2013 21:56 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Возможно найдутся желающие сделать подобный прибор. Это очень просто. Основная трудность в наше радиофобное время достать подходящий источник. С этого и надо начинать изготовление спинтарископа. Однако выход есть - использовать ионизационную камеру HIS-07 от детектора дыма или разломать готовый детектор. Attachment: 2013-07-28_001148.gif [ 68.05 KiB | Viewed 46579 times ] Attachment: Attachment: http://serkov.su/blog/?p=453 Внутри её небольшая таблетка (около 6 мм диаметром) с кусочком фольги, содержащей крохотное, но совершенно достаточное для нашей цели, количество америция 241. Возможно использовать кусочек подходящей природной руды, однако это экзотика. Хотя фабричные американские спинтарископы содержат как раз ториевую руду. http://unitednuclear.com/index.php?main ... cts_id=507 Обращение с америциевым источиком из ионизационной камеры не требует особых мер предосторожности, однако следует отметить, что нельзя нарушать целостность источника - возможно образование "горячих" частиц и попадание их в организм, что может быть небезопасным. Однако это и не требуется, наш источник довольно компактен. Купить ионизационный детектор дыма довольно проблематично, как и камеру. Хотя, к примеру, знакомый купил в Петербурге в радиотехническом магазине ионизационную камеру. Можно поступить иначе - заказать камеру почтой у китайских товарищей. К примеру http://www.aliexpress.com/item/100-New- ... 06033.html ну или гуглим нечто похожее. Посылки поступающие через таможню идут через детекторы системы "Янтарь" для предотвращения несанционированного распространения делящихся материалов. Поэтому послать радиоактивные препараты, пусть и с благими научными целями не удастся, не говоря о том, что это дело противозаконное . Однако следует отметить что камера практически не излучает гамма излучения и оно очень мягкое, поэтому такая посылка проходит незамеченной. Attachment: 16756-97_003.gif [ 59.2 KiB | Viewed 46579 times ] Attachment: К сожалению почта России |
Author: | Иван Николаевич [ 29 Aug 2013 23:33 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Невооруженный глаз видит лишь светящееся пятно (если источник находится близко от экрана). Поэтому довольно интересно подвигать - приближая удаляя можно создавать заметный ореол. Поэтому необходима лупа. Подойдет часовая или ювелирная. Под рукой была дешевая китайская складная лупа, ЕМНИП 10 кратная. Как такая: Attachment: lupo1.jpg [ 77.94 KiB | Viewed 46577 times ] Сцинтилляции с её помощью видны хорошо. Однако более красивое зрелище было при наблюдении в советский МБС при 16 кратном увеличении. _________________________________________________________________________________ Остается экран из сцинтиллирующего вещества. Здесь возможны различные варианты. Классический вариант - сульфид цинка, активированный медью или серебром. Attachment: 2013-07-22_184121.gif [ 53.71 KiB | Viewed 46577 times ] Attachment: 2013-07-22_185903.gif [ 36.91 KiB | Viewed 46577 times ] Возможны несколько вариантов изготовления экранов. Простейшим вариантом видимо будет подобрать подходящий осколок лучевой трубки от осциллографа, телевизора. Однако можно следовать и по классическому способу: Вот описание из хорошей книги Векслер, В.И. Экспериментальные методы ядерной физики Там же можно почитать о истории метода визуального наблюдения сцинтилляций. Attachment:
0469185_8D5D7_veksler_v_i_dr_eksperimentalnye_metody_yadernoy_fiziki.djvu [17.01 MiB]
Downloaded 1065 times Attachment: 0469185_8D5D7_veksler_v_i_dr_eksperimentalnye_metody_yadernoy_fiziki_007.gif [ 119.17 KiB | Viewed 46577 times ] Attachment: 0469185_8D5D7_veksler_v_i_dr_eksperimentalnye_metody_yadernoy_fiziki_012.gif [ 104.36 KiB | Viewed 46577 times ] Attachment: 0469185_8D5D7_veksler_v_i_dr_eksperimentalnye_metody_yadernoy_fiziki_013.gif [ 124.53 KiB | Viewed 46577 times ] Решил сделать непрозрачный экран. В рыболовном магазине мне попался фосфоресцирующий лак "светлячок". Attachment: 762194.jpg [ 8.09 KiB | Viewed 46577 times ] Возможно, неплохой способ - посыпать скотч люминофорной пылью. Посыпанная (бывшая липкая сторона) должна быть обращена к источнику. http://jesseenterprises.net/amsci/1953/ ... -body.html Продажный экран, вероятно, представляет собой нечто похожее Attachment: $(KGrHqZ,!k4E9vwO7dG)BPtVK4hJog~~60_12.JPG [ 13.61 KiB | Viewed 46577 times ] Важное замечание: при использовании ZnS Cu необходимо принимать во внимание яркую фосфоресценцию последнего. Если он активировался комнатным светом, необходимо его выдержать в темноте пару часов, для ослабления свечения, иначе оно забивает сцинтилляции. |
Author: | Иван Николаевич [ 30 Aug 2013 00:12 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Насколько мешает свечение фона убедился несколько минут назад. Спинтарископ выдерживался около суток в темноте. После адаптации глаз намеки на искорки и "волнение моря" видно невооруженным глазом, особенно краевым зрением. В случае мешающей засветки лупа "растягивает" фон ослабляя его яркость, подобно тому как в телескоп днем можно видеть яркие звезды - точечный источник света не изменяется, а фон неба ослабляет яркость при увеличении, благодаря чему возрастает контраст и глаз различает разницу. |
Author: | Иван Николаевич [ 30 Aug 2013 22:18 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Сборка и наблюдение. Когда подготовлены все компоненты, можно приступать к экспериментам. Важным условием является возможность менять расстояние от источника до экрана. Наиболее оптимальный способ - закрепить источник на винте. Временный вариант на скорую руку – простейший штатив из куска дерева с экраном, над которым находится изогнутая полоска жести, с загнутыми краями на конце. Изгибая её можно менять расстояние источника. Саму таблетку можно пока не извлекать из оправы. Наблюдать можно, наклонив экран, чтобы избежать «тени». Attachment: Однако намного удобнее сделать более совершенный вариант - использовать винт (я использовал 4*30 мм). Источник удобно приклеить с помощью двусторонней клейкой ленты – при необходимости его можно будет снять. Необходимо извлечь таблетку из оправы. Для этого оправа осторожно надрезается ножницами, слегка изгибается круглогубцами и тогда можно осторожно поддеть таблетку. При этом источник легко может отлететь, будьте аккуратны. По моей неосторожности он чудом не затерялся, отлетев в сторону. Как уже упоминалось ковырять и повреждать таблетку не следует! В моем случае была использована удобная плоская тефлоновая кювета, одновременно служащая экраном и основанием для крепления винта. Экран был сделан просто – в кювету помещалось немного люминофорной пыли (ZnS Cu), измельченной растиранием между двумя предметными стеклами, и добавлялось чуть-чуть ацетона. Покачиваниями кюветы добиваемся более-менее равномерного распределения люминофора и оставляем растворитель испаряться. Полученная пленка хотя и не содержит связующего (избыток последнего может повредить качеству) выдерживает переворачивания, но не выносит ударов - начинает осыпаться. Однако желающие изготовить спинтарископ легко подберут свой вариант, который будет работать ничем не хуже. Винт надо так отрегулировать, чтобы источник приближался почти вплотную к экрану, вблизи центра. Поскольку он хотя и довольно компактен, но все же не игла, придется его укрепить под углом, тогда можно будет смотреть на сцинтилляции сверху и оправа источника почти не помешает наблюдениям. Удобно сделать упор на винте, чтобы предотвратить случайное касание с экраном, к примеру, намотав на резьбу ниток и закрепив каплей лака. Когда все собрано, как уже говорилось, необходимо выдержать экран в полной темноте. Минимум - это пара часов, однако фосфоресценция фона в этом случае все же мешает, и невооруженным глазом наблюдать плохо. Необходимо дождаться её прекращения и в дальнейшем не подвергать экран засветке, для чего спинтарископ в темноте укладывается в непрозрачную коробочку-чехол. Если все готово – приступим к наблюдениям. Посидев в темноте, открываем коробочку. Вначале глаз замечает пятнышко (если источник находится вплотную с экраном). Со временем чувствительность глаза увеличивается. Посмотрев краевым зрением (известный прием астрономов, поскольку края сетчатки богаты палочками) можно заметить флуктуации, как бы непрерывное «волнение» светящегося пятна. По краям экрана, где поток частиц не столь силен, видны отдельные искорки. Покрутим винт, отдаляя источник. Пятно постепенно слабеет, однако искорки равномерно распределяются по большей площади. При наблюдении невооруженным глазом сразу возникает ассоциация со звездным небом, Млечным Путем. Похоже на наблюдение звездного скопления. Вооружимся лупой, желательно сильной. Картина меняется. Искорки становятся значительно более яркими и крупными, наблюдаются без труда. Это уже не звезды, а как бы беспрерывное роение насекомых возле фонаря, причем сходство усиливается тем, что на фоне сияния экрана виден темный силуэт винта с полукруглым расширением источника, свечение люминофора дает как бы ореол вокруг «фонаря», дополняя сходство. Поскольку источник находится под углом, образуется веерообразный поток альфа-частиц. Зрелище довольно простое, но оно завораживает. Можно долгое время заворожено смотреть на этот атомный фейерверк, «окно в квантовый мир», оборотами винта меняя картину. Жаль, что этот замечательный прибор оказался ныне практически забытым и почти не производится фабрично. _________________________________________________ Вот как выглядит камера, честно указан знак радиоактивности и примерные параметры Attachment: с обратной стороны аналогично: Вот вроде бы и все, что могу рассказать. По сути построить простенький вариант можно без особого труда и затрат. Фото последнего варианта выложу позже. |
Author: | Иван Николаевич [ 31 Aug 2013 13:52 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Вот как выглядит "улучшенный" вариант спинтарископа, описанный в предыдущем посте. Сделан грубо, но работает хорошо. Как футляр идеально подошла коробочка от комплектующих Perkin-Elmer . Attachment: Attachment: Attachment:
|
Author: | Иван Николаевич [ 31 Aug 2013 17:14 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Есть неканоничный вариант, когда используется полупрозрачный экран и сквозь него наблюдают источник. Однако так можно собрать более компактный и эстетичный вариант. Attachment: http://bobgrove.org/html/radiation.html Attachment: Attachment: Вероятно, более качественный экран получится при осаждении суспензии люминофора, как было описано выше. Но так проще. http://thestandardmodel.blogspot.ru/201 ... scope.html Такая конструкция используется и для фабричных моделей. Attachment: spinthnew2[1].jpg [ 85.38 KiB | Viewed 46488 times ] |
Author: | Иван Николаевич [ 03 Sep 2013 14:30 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Попробовал сделать традиционный вариант спинтарископа из
измерительного окуляра МБС-10
Получилось неплохо. Экран непрозрачный, источник крепится на изогнутой полосочке жести. Её клеим цианокрилатным клеем. Противоположное глазу отверстие окуляра заклеиваем черным картоном. На "окуляр" желательно сделать светонепроницаемую крышку, чтобы случайно не "засветить" люминофор. Ну и можно любоваться атомным фейерверком. Attachment: Безымянный.jpg [ 13.64 KiB | Viewed 46491 times ] Attachment: Attachment: С тем же успехом можно сделать подобное, используя часовую лупу. К примеру сделать из картонных трубок. Нечто вроде такого: Attachment: 2013-09-06_214252.gif [ 27.19 KiB | Viewed 46451 times ] Наблюдаемая картина похожа на ролик, только цвет визуально белый или голубоватый (в действительности он зеленый, но свет слабый и работают палочки) Экран тоже не весь совершенно черный. Attachment: ___________________________________________________________________________ На сайте http://www.orau.org есть занятная коллекция вещей http://www.orau.org/ptp/museumdirectory.htm, так или иначе связанных с радиацией. В том числе коллекция спинтарископов. К примеру - интересный экспонат - спинтарископ-кольцо "атомная бомба одинокого рейнджера" Attachment: ring.h8[1].jpg [ 8.14 KiB | Viewed 46488 times ] Attachment: kixad2[1].jpg [ 563.67 KiB | Viewed 46488 times ] Распространялось в 50-х, как приложение к сухим завтракам. http://www.orau.org/ptp/collection/spin ... s/ring.htm Были любопытные наборы. Помимо всем известного Gilbert U-238 Atomic Energy Lab, которым пугают, как одной из самых опасных игрушек в истории, были и другие. Attachment: atomicenergykitopen[1].jpg [ 14.89 KiB | Viewed 46488 times ] http://www.orau.org/ptp/collection/atom ... itopen.jpg Attachment: atomicenergylab[1].jpg [ 40.18 KiB | Viewed 46488 times ] http://www.orau.org/ptp/collection/atom ... labkit.htm |
Author: | Иван Николаевич [ 06 Sep 2013 18:44 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Вот как выглядели первые спинтарископы: Attachment: spint1z0208.jpg [ 20.49 KiB | Viewed 46451 times ] Attachment: spint4z0208.jpg [ 25.94 KiB | Viewed 46451 times ] Attachment: Attachment: spint3z0208.jpg [ 24.61 KiB | Viewed 46451 times ] |
Author: | Иван Николаевич [ 09 Mar 2014 08:32 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ |
Попробовал сравнить разные варианты экранов. Экран №1 Если на кусок картона наклеить полоску двухсторонней клейкой ленты и затем ее посыпать (несколько раз) порошком сульфида цинка активированного медью. Получается очень аккуратный и равномерный тонкий слой. Attachment: Экран №2 Собственно, он описан выше - высыхает ацетоновая взвесь люминофора активированного медью (можно с ничтожной примесью лака). Получается довольно толстый слой - примерно 0,3-0,5 мм. Экран № 3 Люминофор извлек* с ч/б лучевой трубки. ОН ЕМНИП, представляет собой тот же сульфид цинка, но активированный серебром. Кристаллики очень мелкие. Люминофор просто насыпан толстым слоем в небольшую тефлоновую кювету.
*
В темноте, после 20 минутной адаптации подносится америциевый источник от детектора дыма. Удобно "таблетку" наклеить кусочком клейкой ленты на палочку. Первый экран - свечение и сверкание в зависимости от расстояния и угла, можно сказать то самое "турбулентное море" Крукса. Но при рассматривании в лупу сцинтилляции "размытые", "с ореолом", не понятно почему. Как то влияет толщина слоя? Хотя, по-своему, красиво. Второй экран - яркость "моря" примерно такая же, да и вид невооруженным глазом похож, но в лупу сцинтилляции резко очерченные, "зернистые". Это не "море", а "рой насекомых" возле фонаря или звезды. Третий экран. Хорошая его черта - быстрое высвечивание , через минут 10-15 яркость его очень сильно ослабевает и он готов к наблюдениям сцинтилляций. Сульфид цинка, активированный мелью, нужно ждать часов восемь и оберегать от "засветки". Сцинтилляции примерно, такие же яркие и "зернистые" как и на втором экране. Красиво и в лупу и невооруженным глазом. Цвет слегка отличается, "синее". Хорошо, это заметно, если поднести источник совсем близко и оценивать цвет "пятна". _____________________________________________________________________________________ Было решено сменить люминофор на экране спинтарископа. Для этого был подобран обрезок пэт пузырька по размеру стеклянного экрана. Attachment: В него помещаем стеклянный кружок, насыпаем люминофор с лучевой трубки, два раза промываем ацетоном (чтобы удалить "блестки" - частички алюминированного защитного слоя), далее взбалтываем и ставим высыхать. К ацетону были добавлены две капли разведенного нитролака с вышеупомянутого фосфоресцирующего лака. Вот что получилось (на фото - вывинчивающаяся нижняя часть окуляра-спинтарископа): Attachment: Attachment: Attachment: Экран получается качественным, сцинтилляции красивые. |
Author: | Volodymyr [ 04 Apr 2014 10:59 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ / Сцинтилляторы |
Жидкий сцинтиллятор (для определения трития) http://chemistry-chemists.com/N2_2014/C ... -P5-1.html Attachment:
|
Author: | Volodymyr [ 14 Apr 2014 16:19 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ / Сцинтилляторы |
Спинтарископ Спинтарископ: распад атомов происходит на ваших глазах ч.1 http://chemistry-chemists.com/N2_2014/C ... -P7-1.html Attachment:
|
Author: | Иван Николаевич [ 05 Apr 2015 14:15 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ / Сцинтилляторы |
Volodymyr wrote: Спинтарископ: распад атомов происходит на ваших глазах ч.1 http://chemistry-chemists.com/N2_2014/C ... -P7-1.html Нашлась заметка по теме: Attachment:
|
Author: | Иван Николаевич [ 22 Jan 2016 17:52 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ / Сцинтилляторы |
Quote: Э. Мах также вынужден был впоследствии признать существование атомов. Его убедили в этом опыты, когда испускаемые при радиоактивном распаде а-лучи (позже было установлено, что ими являются двукратно ионизованные атомы гелия Не++) можно было непосредственно наблюдать, так как при попадании на экран, покрытый сернистым цинком, они вызывали яркую вспышку. Этот прибор получил название спинтарископа. С. Мейер рассказывает: «Одним из самых волнующих воспоминаний останется для меня тот случай, когда Мах после демонстрирования спинтарископа вместо обычных незначительных упрямых возражений скромно заявил: „Теперь я верю в существование атомов". Так в течение нескольких минут подверглось изменению целое мировоззрение!» Спиридонов О.П. Людвиг Больцман: Жизнь гения физики и трагедия творца |
Author: | Иван Николаевич [ 23 Nov 2016 20:02 ] |
Post subject: | Re: Спинтарископ / Сцинтилляторы |
На что еще похоже картина в спинтарископ - наблюдение Плеяд невооруженным глазом, когда они высоко, почти в зените. Сейчас хорошо они видны около полуночи. Мерцание и появление-исчезновение звезд напоминает сцинтилляции. Хотя интенсивность изменений гораздо меньше. |
Page 1 of 1 | All times are UTC [ DST ] |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |