火花室

基本屬性

主要應用：低端研究時使用的顯示帶電粒子運動軌跡的基本儀器。 ^[1] 

簡介

在充有標準氣壓左右的惰性氣體加適量其他氣體的容器裏放置兩組互相交替的平行薄金屬板作為電極，片間留有窄小的空隙，一組接脈衝高壓，一組接地。當帶電粒子射入容器，電觸發線路給出的符合信號把高壓脈衝加到電極間，氣體被帶電粒子電離，電子雪崩式倍增形成導電通道，繼而發展成火花擊穿，組成粒子徑跡，再用照相法錄下火花。或者用微音器拾取火花聲音到達的時間來進行定位。另有一種用攝像管代替照相的方法，可將火花徑跡以電荷形式存貯在管子的光陰極上。 ^[2] 

火花室是在研究火花計數器的基礎上，新近發展起來的一種帶電粒子徑跡探側器。由於它既兼有徑跡室和斜數器的若干優點，又筒單易作，結構靈活，正逐漸成為高能物理實翰研究的重要工具之一。

組成及工作原理

如圖1所示，火花室由若干金屬板組成，室內充有一個大氣壓的氦氖混合氣體。當一個帶電粒子入射後，沿粒子徑跡的氣體分子被電離。同時，粒子使計數器望遠鏡構成的觸發系統動作，觸發一個前沿陡峭的高壓脈衝加到板上，使電子發生“雪崩”，造成高度電離的導電通道，產生火花放電，最後用照相法錄下火花。 ^[2] 

適用範圍和注意事項

使用時，為了避免散射或相互作用，常用幾十微米厚的鋁箔做金屬板。但對γ射線，則常用鉛板，兼作轉換體。γ射線在鉛板中產生的電子對簇射可形成火花。 ^[2] 

分類

在結構上，火花室可分為窄縫室和寬縫室兩類。前者沿電場方向放電，後者則在較寬的範圍內（約50°），沿粒子徑跡放電。γ射線天文觀測常用窄縫室。火花室根據數據顯示方式不同，還有用微音器拾取火花聲音到達時間進行定位的聲室。有一種用攝像管代替照相的方法，將火花徑跡以電荷形式存貯在管子的光陰極上。電荷量與光強有關，用電子槍發出的電子束對電荷分佈進行掃描，便可得到徑跡數據，記錄在磁帶上。這種方法的靈敏度和分辨率比照相法低。將火花室置於強磁場中可構成磁譜儀，根據徑跡的偏轉曲率，可測量帶電粒子的動量和所帶電荷的符號。 ^[2] 

特點

作為高能粒子探測器，火花室有較好的空間分辨率，其定位精度稍低於氣泡室。但是它可觸發動作，事例選擇能力強。在γ射線天文觀測中，它能適應γ射線點源流強低、探測環境電子本底高的特點。火花室的探測面積可以做得很大，藉以提高靈敏度，並對點源精確定位，大大提高儀器的信噪比，從而減小本底干擾。所以，在衞星或氣球上的γ射線探測系統中，火花室常用來作為中心探測器。 ^[1] 

優缺點

火花室兼備徑跡探測器和閃爍計數器兩者的優點，結構簡單，使用安排靈活，空間分辨率為0.3～2毫米，分辨時間約1微秒。1959年火花室開始用於高能物理實驗。

作為高能粒子探測器，火花室有較好的空間分辨率，其定位精度稍低於氣泡室。但是它可觸發動作，事例選擇能力強。 ^[1] 

現有的粒子探測器可分辦兩大類：

（1）徑跡室。屬於這一類的有雲室、氣泡室、乳膠、乾燥室和火花室等。這類儀器的空間分辨率較高，用它們能看見或拍攝帶電粒子所理過的具體路徑，並且通過測量可以知道粒子的飛行方向、動量、速度、質量和電荷等。因而可用它們具體地研究基本粒子相互作用的單個過程。

（2）針數裝置。屬於這一類的有各種計數器及電離室等。這類裝置的空間分辨率較低，不能象徑跡室那樣精確地確定粒子路徑，而只能指示粒子是否通過了它的靈敏體積。但是，它們的分辨時間和恢復時間都較小。這類儀器不能用來進行每個單獨過程的研究，而適用於研究數目比較大的統計過程（例如，研究作用截面等）。 ^[2]