🔟 🥤 🍰 A raíz de las partículas calientes. La cámara de Wilson 🧒🏽 🐇 🤚🏿

¡Los hámsters les dan la bienvenida amigos!

La publicación de hoy estará dedicada a la cámara de condensación de Wilson con la que puedes ver la radiación en forma de pistas de partículas cargadas. ¡La vista es hechizante! En el curso veremos cómo crear un dispositivo de este tipo, cómo iniciarlo correctamente y descubrir en qué condiciones las partículas abren todo el potencial para un observador externo, como usted y yo.

Todos los componentes necesarios fueron ordenados desde la provincia china y el trabajo comenzó a hervir. Mirando hacia el futuro, diré que en los días siguientes, sin dejar una larga borrachera, quería matar a un hombre chino, cortarme el dedo y sacrificar un carnero que dispersó las trampas en el camino de las pistas de radiación personificantes. Todo resultó no ser tan simple como parece a primera vista. Por lo tanto, comenzaré en orden.

Para ensamblar la cámara Wilson, necesitamos dos potentes fuentes de energía para 5 y 12 voltios. En mi caso, estas son fuentes de alimentación de servidores de granjas mineras. La etiqueta indica la corriente declarada de 114 amperios. Esto es claramente excesivo, ya que los parámetros reales del consumo de corriente de la instalación fueron 23 amperios a lo largo de la línea de 12 voltios y 9 amperios a lo largo de la línea de 5 voltios. Idealmente, una fuente de alimentación para computadora de 500 W es adecuada aquí.

Los siguientes elementos principales: este es un enfriador en los módulos Peltier, un convertidor de alto voltaje para muchos kilovoltios y una cámara de vidrio a través de la cual tenemos que observar las pistas de radiación ionizante.

El enfriador se puede llamar la parte portante de este castillo de naipes.Se basa en elementos termoeléctricos Peltier, en los que surge una diferencia de temperatura en sus lados cuando fluye una corriente eléctrica.

Para que la instalación funcione, necesitamos 8 de estos elementos. Cuatro de ellos son TEC1-12710 con un consumo de energía máximo declarado de 154 W cada uno, y el mismo número de elementos son TEC1-12706 con una potencia consumida de 60 W. Trabajarán en modo sandwich. En la práctica, dicho conjunto proporciona una temperatura de menos 15 grados por debajo de un elemento por separado.

Para lograr las temperaturas negativas más altas, el sistema debe estar equipado con refrigeración por agua de alta calidad. Esto se implementa utilizando radiadores de aluminio.Diseñado específicamente para este propósito, unos pocos metros de manguera de PVC con un diámetro de 12 mm y una bomba sumergible sin escobillas que puede bombear 240 litros de agua por hora. Está alimentado por un voltaje constante de 12 voltios, mientras consume 3,6 vatios.

Ahora nuestra tarea es conectar todos los elementos juntos. Para esto, se encontró una base de metal sobre la cual se colocarán los radiadores y se ensambla un marco de metal, que une todo. Para estos fines, las esquinas de aluminio y el canal comprado en la ferretería más cercana eran perfectos.

La grasa térmica en este caso usa gris con la inscripción en la lata HY-510 .Debe aplicarse en una capa uniforme uniforme para evitar posibles microburbujas. Puedes usar una tarjeta de plástico para esto.

Colocamos los convertidores termoeléctricos en el siguiente orden. A continuación se encuentran las marcas TEC1-12710 más potentes , y arriba se encuentran los elementos TEC1-12706 . Son 2 veces más débiles en potencia y también estarán alimentados por 5 voltios en lugar de 12. Esto es necesario para que el elemento inferior tenga tiempo de eliminar eficientemente el calor de la superior.

Por lo tanto, logramos la mayor eficiencia de este montaje.Aquí hay una pirámide de hierro y cerámica que al final debería funcionar. Es importante que todas las superficies de los elementos Peltier estén al ras, los chinos son hacky con el grosor de los enfriadores de agua de aluminio, lo que puede conducir a pasos innecesarios al final. Recuerde: ¡son inaceptables!

Para aumentar el área de superficie en la que se instalará la cámara de visualización, cortamos un cuadrado de fibra de vidrio de 1 mm de espesor, se coloca directamente en los cables que sobresalen de los módulos. No se proporcionan apoyos adicionales.

Aplicamos la pasta térmica superior de la manera más uniforme posible, esto es importante porque ahora pegaremos la película autoadhesiva negra del tipo Oracal en toda la superficie , a pesar de que es bastante densa, todas las irregularidades en ella serán claramente visibles.

Este es el paisaje que obtuve del segundo intento. En cualquier caso, durante el enfriamiento, la película se estira y la superficie se verá más lisa.

Si sigue esta guía de ensamblaje, como resultado, en la superficie del enfriador obtenemos una temperatura de menos 45 grados, esto será más que suficiente para que la cámara Wilson funcione bien. Por ejemplo, a menos 30 grados, no funciona en absoluto, y el alcohol no se condensa bien a esta temperatura. Comprobado repetidamente.

Ponga una gota de agua en la superficie y vea qué le sucede. El momento más interesante en esta observación ocurre al final, cuando la cristalización de la gota alcanza el pico. Ella se extiende en un cono afilado. Con el aumento es claramente visible. Muy curioso efecto.

En principio, el ensamblaje está listo, y en su superficie se pueden observar huellas de partículas cargadas causadas por la vida media de varios elementos radiactivos. ¡Como dos dedos que dices! Pero aquí se abren los momentos más interesantes de toda esta historia ...

Recorre brevemente los lugares donde puedes resbalar y caer.

Elementos Peltier. No son tan simples como parecen a primera vista. Esto se aplica principalmente a los módulos superiores de TEC1-12706 en este emparedado. Por lo tanto, trabajan fuera de su modo de funcionamiento por voltaje (5 voltios en lugar de 12 voltios), su temperatura final diferirá significativamente entre sí. Observo que todos los elementos son de un lote, de una planta y de un transportador.

Aquí hay un ejemplo ilustrativo simple.El pirómetro muestra menos 9,5 grados en el elemento más débil y casi 23 grados en el más fuerte. La diferencia es de 13 grados. Se pensó que este efecto está asociado con el sistema de enfriamiento, ya que al principio el agua pasa a través del primer conjunto del intercambiador de calor, y luego entra al segundo. Pero no, reemplazar las mangueras en lugares no condujo a nada bueno.

¿Y cómo ser ahora? De ninguna manera. Nos vestimos y avanzamos con nuevos cuadros blancos. Suerte que la tienda está a la mano. Como resultado, cuatro de los ocho elementos tuvieron que ser seleccionados para lograr casi las mismas temperaturas en las superficies. La diferencia es un par de grados.

Cámara de visualizaciónSu propósito es multitarea: evitar el intercambio de calor del enfriador con el medio ambiente, evitar la entrada de corrientes de aire externas, crear un espacio cerrado para la circulación del vapor de alcohol y proporcionar un contacto visual sin obstáculos con la muestra de prueba dentro de la cámara.

Encontrar un contenedor de plástico no fue fácil. El requisito para ello es una buena transparencia. A pesar de toda la precisión y diligencia para evitar posibles rasguños, la captura provino de donde menos se esperaba. Una bolsa de plástico desechable en la que se encontraba el contenedor rascaba la superficie como una tela de esmeril con cada toque de los dedos. Naturalmente, esto no es bueno, ya que restaurar la superficie ya no es realista.

Además de tal caja es una hermosa vista, menos: el disparo solo es posible durante el día con la iluminación adecuada. Durante la operación, todas las huellas dactilares, arañazos, irregularidades de las paredes del plástico y la otra lista de desventajas se harán sentir. La observación de las caries desde arriba generalmente no es posible debido a las cataratas de la tapa del contenedor de alimentos.

La salida es pedir una apariencia de un acuario de vidrio del tamaño correcto. Con medios improvisados eliminamos todos los defectos, limpiamos, lavamos, abrillantamos y como resultado obtenemos una cámara bastante decente. Las dimensiones externas de las paredes son de 10 por 10 cm y una altura de 12 cm.

En un lado del cubo, puede ver un recorte tecnológico de un centímetro en la parte superior, se proporciona de antemano para configurar la luz de fondo. Se implementa en siete LED blancos súper brillantes con un diámetro de 3 mm, que se insertan en una base de plástico. Está modelado en SolidWorks e impreso en una impresora 3D.

La visera no se proporcionó inicialmente, pero es necesaria para que la luz directa no caiga en la lente de la videocámara. Es muy probable que el marco sobreexpuesto contra el fondo de las desintegraciones observadas sea inaccesible.

Luego, con una corona de diamantes, debe perforar dos agujeros en el vidrio en los lados en la parte superior de la cámara. Esto se hace usando un taladro, altas velocidades y la adición de agua. El vidrio puede calentarse en el punto de fricción y grietas. Ahora lo necesitamos menos.

En el interior, en los lugares de los agujeros, pegue la esponja porosa. Es una sección del lado abrasivo duro de un paño de cocina. Un estilo para todos los gustos y colores. En el futuro, estará impregnado de alcohol y servirá como fuente de los mismos vapores que se condensarán en el fondo de la cámara. A través de los agujeros es conveniente repostar la cámara con alcohol durante el funcionamiento.

Parece que hemos completado el trabajo principal y ahora podemos comenzar la instalación, observando la descomposición de las fuentes radiactivas. Si, noooh ... no!

Para el monitoreo de calidad de las pistas, debe realizar un punto importante.A saber, aplique alto voltaje y cargue el volumen interno de la cámara con potencial positivo. Para hacer esto, se hace un marco cuadrado en el interior y se pone en contacto a través de agujeros prefabricados. El marco está hecho de alambre de cobre delgado tomado de núcleos de par trenzado.

Aquí hay un ejemplo simple del efecto del alto voltaje en el rendimiento de la cámara. Entró en el modo y trabaja durante un tiempo bastante largo, pero no se ven caries en el interior. Aplicamos un alto voltaje, pero algo está ardiendo por dentro, y después de un par de segundos el fondo de radiación natural es bastante visible. Un montón de pequeñas partículas caen en la nube de condensación y dejan su huella. Este efecto es similar a un avión volando alto en el cielo. No vemos el avión, y una nube de vapor detrás de él puede extenderse por muchos kilómetros mostrando la ruta de vuelo.

Como fuente de alto voltaje durante los experimentos, puede usar unidades industriales BV9-1.5, pero es poco probable que lo encuentre en venta gratuita.
En el pasaporte al dispositivo hay un diagrama de circuito eléctrico, está construido sobre la base de un simple generador push-pull con retroalimentación. Intentemos repetir algo similar en una versión más moderna.

En los espacios abiertos de la World Wide Web, los circuitos de los generadores ZVS comunes han estado caminando durante mucho tiempo, están probados y no requieren ninguna configuración especial. Puede descargar el diagrama de circuito de dicho dispositivo y los archivos de la placa Gerber aquí .Para el montaje, solo necesita una docena de piezas que se ajusten fácilmente en una mano. Los más caros entre ellos son los transistores de potencia, en este caso es IRFP250 o IRFP260, todo depende del voltaje de entrada con el que va a trabajar. Los condensadores tomaron las marcas MKPH 0.33 microfaradios, se utilizan en cocinas de inducción.

Un par de horas de trabajo en el programa EasyEDA y en la salida obtenemos un dispositivo compacto con la colocación de todos los elementos. Como no todos saben cómo grabar placas de circuito impreso, su producción por una cantidad nominal se puede pedir en China .

Para el ensamblaje, no se necesita un circuito, ya que la máscara indica dónde y cómo se ubican todos los componentes.Antes de instalar los transistores en un radiador, es aconsejable lubricarlos con grasa térmica, pero como lo demostrará la práctica, no habrá absolutamente ningún calentamiento durante la operación. Como resultado de todas las manipulaciones, obtuvimos un generador ZVS potente, compacto y de dos tiempos. El segundo nombre es Push-pull. Con él, puede dibujar largos arcos calientes de transformadores en minúsculas de televisores domésticos.

Antes de pasar a la siguiente parte, debe enrollar el transformador.Marcado TVS-110. Retiramos la bobina primaria y en su lugar enrollamos con un cable grueso 2 devanados de 5 vueltas cada uno con un golpecito desde el medio. Con el ensamblaje correcto del generador de alto voltaje, su funcionamiento se verá así. Al encender el arco, el consumo de corriente será del orden de 2 amperios a una tensión de alimentación de 12 voltios. A medida que aumenta el arco, el consumo actual aumentará hasta 10 amperios. El arco será grueso y blanco. ¡No necesitas tocar sus dedos! Al conectar el multiplicador un9 / 27 a la salida del controlador de línea, puede obtener altos voltajes de hasta muchas decenas de kilovoltios. El voltaje de salida aquí depende directamente de la entrada. El generador comienza con un voltaje de 8 voltios y más.

Para los flojos.Para no construir un huerto, puede usar una luz estroboscópica tipo TDX de televisores más modernos. Ya hay un multiplicador de voltaje dentro. La desventaja es la corriente de salida, en TDKS es muy pequeña.

Ahora considere la situación que todos han reunido, pero el arco al mismo tiempo salió delgado, azul y en general no. Esta es una señal de un devanado primario mal enrollado. Es importante observar la dirección del devanado en una dirección. Si se enrolla incorrectamente, entonces este modo de operación, incluso en inactivo, conducirá a un consumo excesivo de corriente. El reactor de potencia, los transistores y la ferrita se calentarán a temperaturas inimaginables, más de cien grados. Lo más probable es que salga humo de las placas de circuito, y el aislamiento del cable de bobinado primario se convertirá en queso por sobrecalentamiento. Lo descubrimos.

Después de ensamblar el circuito a la salida del multiplicador, tenemos un alto voltaje. Debe alimentarse a un marco de alambre de cobre en la parte superior de la cámara Wilson.

¿Qué afecta? Dado que la fuente de radiación ionizante en la cámara actúa continuamente, en el futuro cercano se formarán muchos iones dentro de la desintegración radiactiva de la fuente, y el vapor de alcohol sobresaturado se condensa en ellos creando una niebla que interfiere con la observación visual de las desintegraciones. La carga positiva del generador de alto voltaje atrae el exceso de iones, mejorando la imagen del proceso observado.

Obtiene un efecto interesante cuando se enciende el generador de alto voltaje.Dentro de la cámara, se forma una especie de explosión, cuya naturaleza se asemeja al trabajo de las armas atómicas con un epicentro desde el centro. Después de eso, las pistas invisibles adquieren un carácter delgado como una aguja, que es bastante fácil y simple de observar y estudiar en el futuro. Gracias por explicar este efecto a Zhenya Soloviev y Artem Becquerel.

Todo está listo para el lanzamiento. En el proceso, los elementos Peltier estarán muy calientes y deberán enfriarse con alta calidad. El agua fría nos ayudará con esto. Alrededor de 5 litros se enfrían en el refrigerador, y todo lo demás se congela en botellas en el congelador.
Aquí, las botellas de cerveza me resultaron útiles, doble beneficio, por así decirlo)

Colocamos la bomba sumergible en un lado de esta piscina de hielo, y en el otro habrá una manguera a través de la cual sale el agua que ha eliminado el calor del sistema. Después de atravesar las botellas de hielo, volverá a la bomba y el proceso se repetirá hasta que todo el hielo se haya derretido en las botellas.

Es hora de llenar el sistema con fluido noble. Se usó etanol de la farmacia en la cámara. Muchos no recomiendan el uso de isopropanol, ya que sus vapores reaccionan con diversos plásticos, lo que como resultado puede conducir a diversas situaciones imprevistas durante la operación. No lo revisé yo mismo.

Entonces, ha llegado el momento en el que todos estamos reunidos aquí.Enciende la instalación. La luz de fondo se ilumina y la bomba comienza a bombear agua a través del sistema de enfriamiento. La cámara ingresa al modo en 40 segundos, siempre que la temperatura del agua sea de aproximadamente cinco grados.

Debido al gran flujo de radiación ionizante, el alcohol no tiene tiempo para condensarse en las pistas, lo que conduce a una capa de niebla incomprensible en la parte central de la fuente. El voltaje de alto voltaje del generador no ayuda a eliminar este efecto. En la parte superior vemos rastros solitarios de las partículas más fuertes que podrían volar más lejos. Si hay una fuente alfa en la cámara, entonces se puede reducir su flujo con la ayuda de papel de aluminio y el agujero hecho en ella. Entonces la imagen se ve mucho más hermosa.

Lo más sorprendente de todo este proceso es la observación de la descomposición de un fondo natural ordinario.Resulta que hay tantos que es difícil de imaginar. Decenas de eventos diferentes se registran cada segundo en la cámara.

Las pistas finas y curvas son trazas de electrones (radiación beta). Las pistas gruesas en negrita son partículas alfa (núcleos de helio). En cuanto a la radiación gamma, dicen que la cámara no puede registrarla.

Solo quería comprobarlo, cómo sucedió algo extraño. Un elemento Peltier ha dejado de funcionar. El módulo inferior de 12 voltios en el emparedado simplemente se salió de servicio de la nada. Tuve que desmontar la instalación, entender cuál era el problema e ir a la tienda por un nuevo elemento.

Ahora necesitamos obtener fuentes radiactivas. Es deseable que no esté encerrado en lugares no tan remotos. Aliekspres nos ayudará con esto.

Esta es una cámara de ionización para un detector de humo , contiene americio - 241. Fuente alfa. Sensible sensor de mica Radioscan 701 con la cubierta del filtro quitada, muestra aproximadamente 7.7 Milliretgen condicionalmente.

Cuando la temperatura alcanza menos de 35-40 grados, el alcohol se sobresatura lo suficiente como para que se puedan observar rastros de partículas cargadas en él. En la parte central, ahora no se ve nada, la saturación de vapor en este lugar desaparece debido a la alta intensidad de la fuente de radiación ionizante. Toda la imagen se asemeja a una pluma de pavo real, que produce más de 30,000 mil caries por centímetro cuadrado por minuto. Sé cuánto más, ya que el Radioscan 701 con esta medición sale de la escala.

La física de la aparición de pistas se debe al hecho de que una partícula ionizante en su camino deja un rastro de iones asociados con la colisión de una partícula alfa o electrón con las moléculas del gas que está en la cámara. Los iones resultantes actúan en última instancia como centros de condensación del alcohol sobresaturado. Todo el proceso de formación de la vía se observa a aproximadamente 3 milímetros por encima del nivel de la superficie de enfriamiento. Todo es simple

Electrodos de torio para soldar WT-20 con un contenido de dos por ciento de óxido de torio radioactivo - 232. Es alfa-radiactivo con una vida media de solo 14.05 mil millones de años. Las huellas que surgen de la descomposición del torio son largas y hermosas, y en casos raros una partícula puede volar a través de toda la cámara. Vamos más allá ...

El óxido de torio, como en el caso de los botones de uranio, se agrega en la producción de vidrio.Los chinos en AliExpress venden los llamados medallones escalares , que supuestamente le otorgan algún tipo de energía positiva. El medallón también brilla con luz ultravioleta y el máximo que es capaz de ionizar sus células en el cuerpo, causando su muerte prematura. La descomposición del torio radiactivo en mi opinión es la más bella para la observación visual.

Programa de postres.Instalación de rayos X en el kenotron soviético 2Ts2S. Año de lanzamiento 1965. Si le aplica un voltaje suficientemente alto, este tubo de radio puede servir como fuente de radiación de rayos X. Al mismo tiempo, dentro de su recipiente de vidrio, se puede observar un hermoso resplandor azul causado por la influencia del alto voltaje. A niveles de rayos X fuertes, la botella de vidrio comienza a brillar de color verde debido a bremsstrahlung. El fenómeno es hermoso, pero recomiendo verlo solo en las pantallas de sus monitores.

Aumente lentamente el voltaje del ánodo en la lámpara y en algún momento todo el fondo de la cámara está cubierto con pequeños puntos causados por rayos X de baja energía. Cuanto mayor es la energía de una partícula, menor es su capacidad ionizante. En algún momento, la energía de radiación crece y la interacción desaparece. Solo las pistas de fondo son visibles, mientras que los niveles a 40 centímetros del kenotron alcanzan los 5 Millirentgen.

De la práctica. Al borde de la descomposición por alto voltaje, dicho tubo produce más de una radiografía a una distancia de 30 centímetros. Estos son los experimentos interesantes que hemos obtenido. Puedes ver todo esto y mucho más en nuestra página de instagram. Siempre hay las últimas noticias.

Para referencia.El rodaje de este problema tomó casi 3 meses. El costo de esta cámara Wilson con todos los gastos imprevistos cuesta alrededor de 150 dólares. También incluye fuentes de alimentación y pinzas amperimétricas con las que medimos la corriente. Conociendo todos los matices y sutilezas de esta nave, puede ensamblar fácilmente una instalación de este tipo en casa y observar con interés los fenómenos que generalmente no son visibles a simple vista. Ahora ya sabe cómo se ve la radiación y con qué se come.

Como dice la sabiduría japonesa:
rápido es lento, pero sin interrupción.

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A raíz de las partículas calientes. La cámara de Wilson

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