Gnistkammer er et apparat innenfor kjernefysikk og elementærpartikkelfysikk som kan brukes for å registrere ioniserende partikler med høy energi. Gnistkamre var mest brukt fra 1930-tallet frem til 1960-tallet, og er i dag erstattet med mer moderne teknologi som trådkamre og halvlederdetektorer.
gnistkammer
Gnistkammer. Prinsippskisse. Når ioniserende partikler samtidig (innen noen få nanosekunder) går igjennom noen av tellerne (her B og C) som man på forhånd har valgt ut, og ikke gjennom bestemte andre, registreres dette av den logiske krets (en koinsidens-antikoinsidensenhet) som bevirker at det sendes en høyspenningspuls inn på annenhver metallplate. Det danner seg da gnister langs partikkelbanene. Hele operasjonen tar mindre enn 100 ns (det vil si 10–7 s).
Gnistkammer. Reaksjon mellom et π-meson og et proton registrert med et gnistkammer. Et negativt π-meson kommer inn fra venstre og treffer et proton. Ved støtet går disse over til to nøytrale partikler, et K°-meson og et Λ°-hyperon, som beveger seg mot høyre. Disse etterlater seg ikke spor, men hvert av dem desintegrerer etter 10–10 – 10–9 s i to ladede partikler som man ser sporene etter.
Prosessen rekonstruert på grunnlag av gnistkammerbildet over.
Konstruksjon
Gnistkamre som brukes i kjerne- og partikkelfysikk består av en rekke tynne metallplater, oftest aluminiumsplater, ordnet parallelt med en avstand på noen millimeter. Platene er isolert fra hverandre, og mellomrommet er fylt med en edelgass, som regel blandet med alkohol eller en annen fleratomig gass. Annenhver plate ligger på høy elektrisk spenning (noen tusen volt); de andre platene er jorda.
Virkemåte
Når en ioniserende partikkel passerer mellom to plater, vil det slå over en gnist mellom platene på det stedet partikkelen har gått. Har partikkelen så høy energi og beveger seg i ei slik retning at den går gjennom flere plater, danner det seg et spor av banen i form av gnister fra plate til plate. Gnistene fotograferes fra flere retninger, og av fotografiene kan partikkelbanen rekonstrueres.
Bruksområde
Gnistkammeret var tidligere, ved siden av boblekammeret, det viktigste instrumentet for registrering av høyenergetiske elementærpartikler. Det er særlig egnet for registrering av hendelser som inntreffer relativt sjeldent. En setter da opp tellere omkring kammeret. Når partikler passerer inn og ut av kammeret på bestemte måter, for eksempel et visst antall partikler ut for hver partikkel inn, legges spenning over kammeret og gnistene oppstår, mens en ellers ikke får gnister. Ved hjelp av moderne koinsidensteknikk kan en dessuten sørge for at kammeret trer i funksjon bare når partiklene kommer ut praktisk talt samtidig – innenfor et tidsrom på omtrent ett nanosekund (10–9 sekund) – og en kan da med nesten 100 prosent sikkerhet si at de er knyttet til samme hendelse.
Spesielle typer
I stedet for å fotografere gnistene, kan en i et akustisk gnistkammer lokalisere dem ved lyden de sender ut. I det åpne gnistkammer, oppfunnet av russeren A. L. Alikhanian i 1963, har en bare to plater i opptil 50 centimeters avstand. Dette brukes særlig for kartlegging av kilder for gammastråling. Når et gammakvant (foton) absorberes i gassen eller veggen, sendes det ut et elektron, og det vil oppstå en gnist som følger elektronbanen. Av gnistsporet kan en finne ut hvor gammakvantet ble absorbert og fra dette slutte seg tilbake til hvor det ble sendt ut fra. Det har særlig vist seg egna for undersøkelse av fordelingen av radioaktive stoff i biologisk materiale.
Les mer i Store norske leksikon
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.