Шелест гранаты

Конструируя дрейфовую трубку, пришлось вспомнить навыки нелюбимого черчения. Правда, в мастерской не требовали, чтобы чертежи были выполнены уж очень аккуратно, но системы допусков и посадок пришлось повторить, иначе изготовленные детали было бы невозможно собрать. Весьма полезным было знакомство с керамическим производством — для трубки требовались изоляторы больших размеров. Прошло около года, когда монтаж трубки, был, наконец, завершен (рис. 4.6). Примерно к этому же сроку была готова и схема питания. Наконец, была нажата кнопка запуска дрейфовой трубки, наполненной самым дешевым газом — окружающим воздухом. Как и следовало ожидать, первые включения были неудачными — луч осциллографа прочерчивал раз за разом нулевые линии. Это была какая-то мистика, ведь все напряжения в схеме были тщательно измерены и соответствовали расчетным! Так продолжалось до тех пор, пока не пришла догадка проверить ток через ионный источник и все прояснилось: коронный разряд там хотя и «зажигался», но — в виде довольно редких импульсов (рис. 4.7). Переключая трубку в режим измерений в произвольный момент времени, «попасть на ионы» было весьма маловероятно! Чтобы предусмотреть и вариант проведения измерений при импульсном коронировании, наскоро был собран усилитель, который через разделительный конденсатор подсоединялся к источнику. Импульс тока короны усиливался и от его переднего фронта запускалась вся схема, а значит, присутствие ионов в пространстве дрейфа было гарантировано.

Но, наконец, трубка была «отожжена» и наполнена до давления в 16 атмосфер наиболее часто применявшейся для наполнения счетчиков смесью драгоценного гелия-3 с аргоном. Ток в ионном источнике сразу возрос (рис. 4.8), значительна была постоянная составляющая. Поэтому-то счетчики и не наполняют только лишь «жадно хватающим» нейтроны гелием-3! Энергии кванта, «высвечиваемого» при переходе в основное состояние всего-навсего «возбужденным» при столкновении с заряженной частицей атомом гелия, уже достаточно, чтобы атом аргона потерял электрон. В смесях, названных по имени предложившего их Ф. Пеннинга, такая дополнительная ионизация и меньший, чем у воздуха, потенциал зажигания разряда делают «ждущий» запуск ненужным.

^{Рис. 4.6. Дрейфовая трубка, подготовлена к измерениям}

^{Рис. 4.7. Осциллограмма тока коронного разряда при работе дрейфовой трубки, наполненной воздухом. Большую часть экрана луч пробегает невозмущенным (сигнала нет) и лишь в один из моментов, небольшой по сравнению со временем пробега луча длительности, наблюдается короткий «всплеск» тока короны.}

Казалось бы, движение ионов в газе под действием электрического поля должно быть ускоренным: ведь на заряженные частицы действует сила. Но на своем пути ион испытывает огромное число столкновений с нейтралами, при каждом передавая им часть своей энергии и даже — меняя направление движения. При давлении газа в несколько атмосфер, путь, проходимый между столкновениями (длина свободного пробега) в десятки миллионов раз меньше межэлектродного расстояния дрейфовой трубки. Отбор энергии в столкновениях с нейтралами приводит к изменению характера движения — ион «дрейфует» не с ускорением, а с постоянной скоростью, которая все же зависит от напряженности электрического поля.

Иногда приходится сталкиваться с представлением, что, если между электродами есть разность потенциалов и появились носители заряда, то импульс тока в цепи можно зарегистрировать лишь при приходе заряда на один из электродов. Это не так: ток будет протекать в течение всего времени дрейфа и закончится только тогда, когда будет нейтрализован последний носитель заряда. Распределение зарядов в дрейфовой трубке было причиной того, что дрейфовый ток имел две составляющие: объемный заряд отрицательных носителей дрейфовал к электроду с самым высоким положительным потенциалом (на рис. 4.9 — двигался вверх), причем на этом электроде происходила непрерывная нейтрализация отрицательных носителей, а значит, и индуцированный ими ток уменьшался (его форма напоминала «треугольник»). Напротив, пакет положительных ионов был компактен а дистанция его дрейфа — больше, поэтому положительные носители индуцировали постоянный ток вплоть до момента, когда они нейтрализовались на измерительном электроде, имевшем нулевой потенциал.

^{Рис. 4.8. Осциллограмма коронного разряда при работе дрейфовой трубки, наполненной смесью Пеннинга на основе гелия-3}

^{Рис. 4.9. Схема работы дрейфовой трубки в режиме измерения}