云室中气体是空气或氩气,蒸汽是水或乙醇,那么空气和氩气的作用是什么?为什么要用空气或氩气？

Question

云室中气体是空气或氩气,蒸汽是水或乙醇,那么空气和氩气的作用是什么?
为什么要用空气或氩气？

Answer 1

云室的原理：显示能导致电离的粒子径迹的装置．是最早的带电粒子探测器,是C．T．R．威尔逊1896年提出的,故称威尔逊云室．它的原理是：射出云室的高能粒子引起的离子在过饱和蒸汽中可成为蒸汽的凝结中心,围绕着离子将生成微小的液滴,于是粒子经过的路径上就出现一条白色的雾,在适当的照明下就能看到或拍摄到粒子运动的径迹,根据径迹的长短、浓淡以及在磁场中弯曲的情况,就可分辩粒子的种类和性质．云室的下底是可上下移动的活塞,上盖是透明的,一小块放射性物质(放射源)放在室内侧壁附近．实验时,在室内加适量酒精,使室内充满酒精的饱和蒸汽．然后使活塞迅速下移,室内气体由于迅速膨胀而降低温度,于是饱和蒸汽沿粒子经过的路径凝结,显示出粒子运动的径迹． 由于云室灵敏时间短,工作效率低等原因,在核物理实验中已很少应用．但在高能物理,特别是在宇宙射线研究中,膨胀云室仍不失为一种有用的探测工具．
现代云室的设计原理：一个更加现代的设计是扩散云室,这个装置中云室的到顶部与底部维持着一个大的温度差,通常使用干冰来冷却云室底部,顶部的室温则意味着顶部毡制品中的酒精就会沿室壁向下翻滚并和室底附近的重冷空气混合在一起,随后悬浮在那里,云室中充满了空气和酒精蒸汽当温度低时的底部扩散时蒸汽变成了过饱和状态.底部的低温意味着一旦蒸汽下降,它就会被过度冷却,也就是在一个不可能产生蒸汽的温度下成蒸汽状态,所以蒸汽容易凝结成液态,一点宇宙射线就会让蒸汽电离,也就是说宇宙射线夺走了许多气体分子的电子,使原子带电,于是被电离的粒子互相吸引引发凝结过程,形成一个宇宙粒子的路径.
综上所述：一是传递温度,将蒸汽温度降低形成过饱和状态；二是,保护离子使其不被吸附.之所以选择空气一是因为蒸汽与气体容易混合；二是空气或氩气能够更好地保护离子.