😬 🅰️ 🗺️ Na sequência das partículas quentes. Câmara de Wilson 📹 🕢 📱

Hamsters recebê-los amigos!

O post de hoje será dedicado à câmara de condensação Wilson, com a qual você pode ver a radiação na forma de faixas de partículas carregadas. A vista é fascinante! No curso, veremos como criar um dispositivo desse tipo, como iniciá-lo corretamente e descobrir sob quais condições as partículas abrem todo o potencial para um observador externo - como você e eu.

Todos os componentes necessários foram encomendados à província chinesa e o trabalho começou a ferver. Olhando para o futuro, direi que nos dias seguintes, sem deixar uma farra prolongada, eu queria matar um chinês, cortar meu dedo e sacrificar um carneiro que espalhou armadilhas no caminho de personificar faixas de radiação. Tudo acabou não sendo tão simples como parece à primeira vista. Portanto, começarei em ordem.

Para montar a câmera Wilson, precisamos obter duas fontes de energia poderosas para 5 e 12 volts. No meu caso, essas são fontes de alimentação de servidores de fazendas de mineração. O rótulo indica a corrente declarada de 114 Amperes. Isso é claramente excedente, uma vez que os parâmetros reais do consumo de corrente da instalação eram 23 Amperes ao longo da linha de 12 volts e 9 Amperes ao longo da linha de 5 volts. Idealmente, uma fonte de alimentação de computador de 500 W é adequada aqui.

Os seguintes elementos principais: este é um resfriador nos módulos Peltier, um conversor de alta tensão para muitos quilovolts e uma câmara de visualização de vidro através da qual temos que observar faixas de radiação ionizante.

O refrigerador pode ser chamado de parte do mancal deste castelo de cartas.É baseado nos elementos termoelétricos de Peltier, nos quais uma diferença de temperatura surge de lado quando uma corrente elétrica flui.

Para que a instalação funcione, precisamos de 8 desses elementos. Quatro deles são TEC1-12710 com um consumo máximo declarado de energia de 154 W cada e o mesmo número de elementos são TEC1-12706 com uma potência consumida de 60 W. Eles funcionarão no modo sanduíche. Na prática, esse conjunto fornece uma temperatura de menos 15 graus abaixo de um elemento separadamente.

Para atingir as temperaturas negativas mais altas, o sistema deve estar equipado com um resfriamento a água de alta qualidade. Isso é implementado usando radiadores de alumínioprojetados especificamente para esse fim, a alguns metros de mangueira de PVC com 12 mm de diâmetro e uma bomba submersível sem escova que pode bombear 240 litros de água por hora. É alimentado por uma tensão constante de 12 volts, enquanto consome 3,6 watts.

Agora, nossa tarefa é conectar todos os elementos. Para isso, foi encontrada uma base de metal na qual repousam os radiadores e é montada uma estrutura de metal, que une tudo. Para esses fins, os cantos de alumínio e o canal adquirido na loja de ferragens mais próxima eram perfeitos.

A graxa térmica neste caso usa cinza com a inscrição na lata HY-510 .Deve ser aplicado em uma camada uniforme e uniforme para evitar possíveis microbolhas. Você pode usar um cartão de plástico para isso.

Colocamos conversores termoelétricos na seguinte ordem. Abaixo estão as marcas mais poderosas do TEC1-12710 e acima estão os elementos do TEC1-12706 . Eles são duas vezes mais fracos em potência e também serão alimentados por 5 Volts em vez de 12. Isso é necessário para que o elemento inferior tenha tempo para remover com eficiência o calor da parte superior.

Assim, alcançamos a maior eficiência com esta montagem.Aqui está uma pirâmide de ferro e cerâmica no final deve funcionar. É importante que todas as superfícies dos elementos Peltier estejam niveladas; os chineses são cortados com a espessura dos refrigeradores de água de alumínio, o que pode levar a etapas desnecessárias no final. Lembre-se - eles são inaceitáveis!

Para aumentar a área de superfície em que a câmara de visualização será instalada, cortamos um quadrado de fibra de vidro com 1 mm de espessura, que é colocado diretamente nos fios que se projetam dos módulos. Nenhum suporte adicional é fornecido.

Aplicamos a pasta térmica superior o mais uniformemente possível, isso é importante porque agora vamos colar o filme autoadesivo preto do tipo Oracal em toda a superfície , apesar de ser bastante denso, todas as irregularidades serão claramente visíveis.

Esta é a paisagem que recebi da segunda tentativa. De qualquer forma, durante o resfriamento, o filme é esticado e a superfície fica mais lisa.

Se você seguir este guia de montagem, como resultado, na superfície do resfriador, obteremos uma temperatura de 45 graus negativos, isso será mais do que suficiente para que a câmara Wilson funcione bem. Por exemplo, a menos 30 graus, ele não funciona e o álcool não se condensa bem a essa temperatura. Verificado repetidamente.

Coloque uma gota de água na superfície e veja o que acontece com ela. O momento mais interessante dessa observação ocorre no final, quando a cristalização da gota atinge o pico. Ela se estende para um cone afiado. Com o aumento é claramente visível. Efeito bastante curioso.

Em princípio, a montagem está pronta, e faixas de partículas carregadas causadas pela meia-vida de vários elementos radioativos podem ser observadas em sua superfície. Como dois dedos você diz! Mas aqui os momentos mais interessantes de toda essa história se abrem ...

Percorra brevemente os lugares onde você pode escorregar e cair.

Elementos Peltier. Eles não são tão simples quanto parecem à primeira vista. Isso se aplica principalmente aos módulos superiores do TEC1-12706 neste sanduíche. Portanto, eles trabalham fora do modo de operação por voltagem (5 volts em vez de 12 volts), sua temperatura final será significativamente diferente entre si. Observo que todos os elementos são de um lote, de uma planta e de um transportador.

Aqui está um exemplo ilustrativo simples.O pirômetro mostra menos 9,5 graus no elemento mais fraco e quase 23 graus no mais forte. A diferença é de 13 graus. Pensou-se que esse efeito está associado ao sistema de resfriamento, já que no início a água passa pelo primeiro conjunto do trocador de calor e depois entra no segundo. Mas não, substituir as mangueiras em alguns lugares não levou a nada de bom.

E como ser agora ?! De jeito nenhum. Vestimos e avançamos com novos quadrados brancos. Sorte que a loja está à mão. Como resultado, quatro dos oito elementos tiveram que ser selecionados para atingir quase as mesmas temperaturas nas superfícies. A diferença é de alguns graus.

Vendo câmera.Seu objetivo é multitarefa: impedir a troca de calor do resfriador com o meio ambiente, impedir a entrada de correntes de ar externas, criar um espaço fechado para a circulação do vapor de álcool e fornecer contato visual desimpedido com a amostra de teste dentro da câmara.

Encontrar um recipiente de plástico não foi fácil. O requisito para isso é uma boa transparência. Apesar de toda a precisão e diligência para evitar possíveis riscos, a captura veio de onde era menos esperada. Um saco plástico descartável no qual o recipiente estava localizado arranhava a superfície como um pano de esmeril a cada toque dos dedos. Naturalmente, isso não é bom, já que restaurar a superfície já é irreal.

Além disso, uma caixa dessa é uma bela vista, menos o disparo é possível apenas durante o dia com iluminação adequada. Durante a operação, todas as impressões digitais, arranhões, irregularidades das paredes do plástico e a outra lista de desvantagens se fazem sentir. A observação de decaimentos a partir de cima geralmente não é possível devido a cataratas da tampa do recipiente para alimentos.

A saída é pedir uma aparência de um aquário de vidro do tamanho certo. Com meios improvisados, removemos todos os defeitos, limpamos, lavamos, polimos e, como resultado, obtemos uma câmera decente. As dimensões externas das paredes são de 10 por 10 cm e uma altura de 12 cm.

Em um lado do cubo, você pode ver um recorte tecnológico de centímetro na parte superior, que é fornecido antecipadamente para definir a luz de fundo. É implementado em sete LEDs brancos super brilhantes com um diâmetro de 3 mm, que são inseridos em uma base plástica. É modelado no SolidWorks e impresso em uma impressora 3D.

O visor não foi fornecido inicialmente, mas é necessário para que a luz direta não caia nas lentes da câmera de vídeo. É provável que o quadro superexposto contra o fundo dos decaimentos observados seja inacessível.

Em seguida, com uma coroa de diamante, você precisa fazer dois furos no vidro nas laterais na parte superior da câmara. Isso é feito com broca, altas velocidades e adição de água. O vidro pode aquecer no ponto de fricção e rachadura. Agora precisamos do mínimo.

Por dentro, nos locais dos furos, cole a esponja porosa. É uma seção do lado abrasivo de um pano de cozinha. Um estilo para todos os gostos e cores. No futuro, será impregnado de álcool e servirá como fonte dos próprios vapores que se condensarão no fundo da câmara. Através dos orifícios, é conveniente reabastecer a câmera com álcool durante a operação.

Parece que concluímos o trabalho principal e agora podemos iniciar a instalação, observando a deterioração das fontes radioativas. Sim, não ... não!

Para monitorar a qualidade das faixas, é necessário executar um ponto importante.Ou seja, aplique alta tensão e carregue o volume interno da câmara com potencial positivo. Para isso, é feita uma moldura quadrada no interior e o contato é realizado através de orifícios pré-fabricados. A estrutura é feita de fio de cobre fino retirado de núcleos de pares trançados.

Aqui está um exemplo simples do efeito da alta tensão no desempenho da câmera. Ela entrou no modo e trabalha por um longo período de tempo, mas nenhuma deterioração é visível por dentro. Aplicamos alta voltagem, mas algo está queimando por dentro e, depois de alguns segundos, o fundo da radiação natural fica bem visível. Um monte de pequenas partículas cai na nuvem de condensação e deixa sua marca. Esse efeito é semelhante a um avião voando alto no céu. Não vemos o avião, e uma nuvem de vapor atrás dele pode se esticar por muitos quilômetros, mostrando a trajetória do vôo.

Como fonte de alta tensão durante os experimentos, você pode usar as unidades industriais BV9-1.5, mas é improvável que a encontre em venda gratuita.
No passaporte para o dispositivo, há um diagrama de circuito elétrico, que é construído com base em um simples gerador de push-pull com feedback. Vamos tentar repetir algo semelhante em uma versão mais moderna.

Nos espaços abertos da World Wide Web, os circuitos de geradores ZVS comuns estão caminhando há muito tempo, são testados pelo tempo e não requerem nenhuma configuração especial. Você pode fazer o download do diagrama de circuito desse dispositivo e dos arquivos da placa Gerber aqui .Para montagem, você precisa de apenas uma dúzia de peças que cabem facilmente em uma mão. Os mais caros dentre eles são os transistores de potência; nesse caso, é o IRFP250 ou o IRFP260, tudo depende da tensão de entrada com a qual você irá trabalhar. Os capacitores levaram as microfarads MKPH 0,33 das marcas, elas são usadas em fogões de indução.

Algumas horas de trabalho no programa EasyEDA e na saída obtemos um dispositivo compacto com a colocação de todos os elementos. Como nem todo mundo sabe como gravar placas de circuito impresso, sua produção por um valor nominal pode ser encomendada na China .

Para a montagem, não é necessário um circuito, pois a máscara indica onde e como todos os componentes estão localizados.Antes de instalar transistores em um radiador, é aconselhável lubrificá-los com graxa térmica, mas, como mais prática mostrará, não haverá absolutamente nenhum aquecimento durante a operação. Como resultado de todas as manipulações, obtivemos um gerador ZVS poderoso, compacto e a dois tempos. O segundo nome é Push-pull. Com ele, você pode desenhar longos arcos quentes de transformadores em minúsculas de TVs domésticas.

Antes de prosseguir para a próxima parte, você precisa enrolar o transformador.Marcação TVS-110. Removemos a bobina primária e, em vez disso, enrolamos com um fio grosso 2 enrolamentos de 5 voltas, cada um com um toque do meio. Com a montagem correta do gerador de alta tensão, sua operação será assim. Ao acender o arco, o consumo de corrente será da ordem de 2 Amperes a uma tensão de alimentação de 12 volts. À medida que o arco aumenta, o consumo atual aumentará até 10 amperes. O arco será grosso e branco. Você não precisa tocar nos dedos dela! Ao conectar o multiplicador un9 / 27 à saída do driver de linha, você pode obter altas tensões de até dezenas de quilovolts. A tensão de saída aqui depende diretamente da entrada. O gerador inicia a partir de uma tensão de 8 volts ou mais.

Para os preguiçosos.Para não construir uma horta, você pode usar um estroboscópio do tipo TDX em TVs mais modernas. Já existe um multiplicador de tensão no interior. A desvantagem é a corrente de saída, no TDKS é muito pequena.

Agora considere a situação que você montou, mas o arco ao mesmo tempo ficou fino, azul e em geral não. Este é um sinal de um enrolamento primário incorretamente enrolado. É importante observar a direção do enrolamento em uma direção. Se enrolar incorretamente, esse modo de operação, mesmo em marcha lenta, levará ao consumo excessivo de corrente. O reator de potência, os transistores e a ferrita esquentam a temperaturas inimagináveis, mais de cem graus. É provável que a fumaça saia das placas de circuito e o isolamento do fio principal do enrolamento se transformará em queijo por superaquecimento. Nós descobrimos isso.

Depois de montar o circuito na saída do multiplicador, temos uma alta tensão. Ele deve ser alimentado com uma estrutura de fio de cobre no topo da câmara Wilson.

O que isso afeta ?! Como a fonte de radiação ionizante na câmara atua continuamente, em um futuro próximo muitos íons se formarão dentro do decaimento radioativo da fonte, e o vapor de álcool supersaturado condensa sobre eles, criando um nevoeiro que interfere na observação visual dos decaimentos. A carga positiva do gerador de alta tensão atrai íons em excesso, melhorando a imagem do processo observado.

Obtém um efeito interessante quando o gerador de alta tensão é ligado.Dentro da câmara, um tipo de explosão se forma, cuja natureza se assemelha ao trabalho de armas atômicas com um epicentro do centro. Depois disso, as trilhas invisíveis adquirem um caráter fino, semelhante a uma agulha, que é bastante fácil e simples de observar e estudar no futuro. Obrigado por explicar esse efeito a Zhenya Soloviev e Artem Becquerel.

Está tudo pronto para o lançamento. No processo, os elementos Peltier estarão muito quentes e precisarão ser resfriados com alta qualidade. Água fria nos ajudará com isso. Cerca de 5 litros são resfriados na geladeira e todo o resto é congelado em garrafas no freezer.
Aqui, garrafas de cerveja vieram a calhar para mim, benefício duplo, por assim dizer)

Colocamos a bomba submersa em um lado dessa piscina de gelo e, por outro, haverá uma mangueira através da qual sai a água que retirou o calor do sistema. Tendo percorrido todo o caminho através das garrafas de gelo, ela retornará à bomba e o processo será repetido até todo o gelo derreter nas garrafas.

Hora de encher o sistema com fluido nobre. Etanol da farmácia foi usado na câmara. Muitos não recomendam o uso de isopropanol, pois seus vapores reagem com vários plásticos, o que pode levar a várias situações imprevistas durante a operação. Eu mesmo não verifiquei.

Então, chegou o momento pelo qual estamos todos reunidos aqui.Ligue a instalação. A luz de fundo acende e a bomba começa a bombear água através do sistema de refrigeração. A câmera entra no modo dentro de 40 segundos, desde que a temperatura da água seja de aproximadamente cinco graus.

Devido ao grande fluxo de radiação ionizante, o álcool não tem tempo para condensar nos trilhos, o que leva a uma camada incompreensível de neblina na parte central da fonte. A voltagem de alta tensão do gerador não ajuda a se livrar desse efeito. No topo, vemos traços solitários das partículas mais fortes que poderiam voar mais longe. Se houver uma fonte alfa na câmara, seu fluxo poderá ser reduzido com a ajuda de papel alumínio e o furo feito nela. Portanto, a imagem parece muito mais bonita.

O mais surpreendente de todo esse processo é a observação da deterioração de um fundo natural comum.Acontece que existem tantos que é difícil imaginar. Dezenas de eventos diferentes são gravados a cada segundo na câmera.

Faixas finas e curvas são vestígios de elétrons (radiação beta). Faixas em negrito grossas são partículas alfa (núcleos de hélio). Quanto à radiação gama, eles dizem que a câmera não é capaz de registrá-la.

Eu só queria checar como algo estranho aconteceu. Um elemento Peltier parou de funcionar. O módulo inferior de 12 Volts no sanduíche ficou fora de ordem do nada. Tive que desmontar a instalação, entender qual era o problema e ir à loja para um novo elemento.

Agora precisamos obter fontes radioativas. É desejável que você não fique trancado em lugares não tão remotos. Aliekspres nos ajudará com isso.

Esta é uma câmara de ionização para um detector de fumaça , contém amerício - 241. Fonte alfa. O sensor sensível à mica Radioscan 701 com a tampa do filtro removida mostra aproximadamente 7,7 Milliretgen condicionalmente.

Quando a temperatura atinge abaixo de 35-40 graus, o álcool fica supersaturado o suficiente para que possam ser observadas faixas de partículas carregadas. Na parte central, agora nada é visível, a saturação de vapor neste local desaparece devido à alta intensidade da fonte de radiação ionizante. A imagem toda se assemelha a uma pena de pavão, que dá mais de 30.000 mil decaimentos por centímetro quadrado por minuto. Eu sei quanto mais, uma vez que o Radioscan 701 com esta medição sai da escala.

A física da aparência das trilhas se deve ao fato de que uma partícula ionizante em seu caminho deixa traços de íons associados à colisão de uma partícula alfa ou elétron com as moléculas do gás que está na câmara. Os íons resultantes agem como centros de condensação do álcool supersaturado. Todo o processo de formação da pista é observado a cerca de 3 milímetros acima do nível da superfície de resfriamento. Tudo é simples.

Eletrodos de tório para soldagem WT-20 com um teor de dois por cento de óxido de tório radioativo - 232. É alfa-radioativo com meia-vida de apenas 14,05 bilhões de anos. As trilhas resultantes da deterioração do tório são longas e bonitas e, em casos raros, uma partícula pode voar por toda a câmara. Vamos mais longe ...

O óxido de tório, como no caso dos botões de urânio, é adicionado na produção de vidro.Os chineses no AliExpress vendem os chamados medalhões escalares , que supostamente lhe dão algum tipo de energia positiva. O medalhão também brilha na luz ultravioleta e no máximo que é capaz de ionizar suas células no corpo, causando sua morte prematura. A decadência do tório radioativo, na minha opinião, é a mais bonita para observação visual.

Programa de sobremesas.Instalação de raios-X no kenotron soviético 2Ts2S. Ano de lançamento 1965. Se você aplicar uma voltagem suficientemente alta, este tubo de rádio poderá servir como fonte de radiação de raios-x. Ao mesmo tempo, dentro de seu recipiente de vidro, pode-se observar um belo brilho azul causado pela influência da alta tensão. Em fortes níveis de raio-X, a garrafa de vidro começa a brilhar em verde devido à bremsstrahlung. O fenômeno é bonito, mas eu recomendo assisti-lo apenas nas telas dos seus monitores.

Aumente lentamente a tensão do ânodo na lâmpada e, em algum momento, toda a parte inferior da câmara é coberta com pequenos pontos causados por raios-x de baixa energia. Quanto maior a energia de uma partícula, menor a sua capacidade ionizante. Em algum momento, a energia da radiação cresce e a interação desaparece. Apenas trilhas de fundo são visíveis, enquanto níveis a 40 centímetros do kenotron atingem 5 Millirentgen.

Da prática. À beira da quebra por alta tensão, esse tubo produz mais de um raio X a uma distância de 30 centímetros. Estas são as experiências interessantes que obtivemos. Você pode ver tudo isso e muito mais na nossa página do instagram. Sempre há as últimas notícias.

Para referência.A filmagem desse problema levou quase três meses. O custo desta câmera Wilson com todas as despesas imprevistas custa cerca de 150 dólares. Também inclui fontes de alimentação e pinças com as quais medimos a corrente. Conhecendo todas as nuances e sutilezas deste ofício, você pode facilmente montar essa instalação em casa e observar com interesse os fenômenos que geralmente não são visíveis a olho nu. Agora você sabe como é a radiação e com que é consumida.

Como a sabedoria japonesa diz:
Rápido é lento, mas sem interrupção.

Vídeo completo do projeto no YouTube
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Na sequência das partículas quentes. Câmara de Wilson

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