雲霧室DIY

生活科學趣談

雲霧室可以拿來觀察宇宙射線

或是電銲使用的銲條所產生之α衰變(銲條為含2%釷之鎢棒,加入釷是為了增加導電性與抗氧化)

若是打入電子(PVC水管的摩擦起電電蚊拍負離子產生器)可以看見大團雲氣的產生

下則影片則是氣所產生的α衰變軌跡,氡氣可由花崗岩或北投石中釋出,它是一般背景輻射的最大源頭。根據美國國家環境保護局提供的資料,氡是繼吸菸後的第二高肺癌成因,每年在美國導致21,000人死亡,其中約2,900人從未吸過煙。根據估計,在非吸菸者群體中,氡是首位肺癌成因

接下來進入重點,製作雲霧室建議使用99%的乙醇,不過以我在學校實驗室做過的經驗而言,藥房95%藥用酒精的效果也不錯。至於冷卻裝置,比較簡單的是使用乾冰,其可在舞台特效公司購得,或是專門賣乾冰的乾冰行。若是乾冰不易購買,則可使用致冷片,可在電子材料行或PChome購得(40mm×40mm,88元),但另需抽水馬達冷水板

一、昆蟲養殖箱+乾冰版

二、寶特瓶+乾冰版(註:影片中的射源使用含釷的礦石,例如獨居石

三、透明塑膠杯+乾冰版

四、玻璃餐盒+致冷片版

下則影片中,軌跡較粗較長的是α射線,較細較短的則是β射線,因為α射線的游離能力比β射線強。由於高能的帶電粒子會將行經路線上的空氣分子中的電子游離而使其帶電,這些帶電粒子因而能扮演凝結核的角色,造成附近因過冷形成過飽合的酒精蒸氣能凝結在帶電粒子周遭,因而形成肉眼可見的白色霧滴軌跡。

如果配合夠強的磁場,由於α射線與β射線的電性相反,可以從這些帶電粒子在磁場中受力方向的差異性來判別其電性

alpbet

不過通常在雲霧室中只能看見β射線會轉彎,主要是因為電子的荷質比e/m遠大於氦核的因素

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結論:
由於觀察宇宙射線所形成的雲霧軌跡得碰運氣,有時等很久都不可見。若是能配合射源來觀測會比較容易觀察到,具有游離輻射的 北投石 或可在北投地熱谷拾得,否則可使用煙霧偵檢器(含鋂 -241)、含氚的夜光錶、礦渣、花崗岩地磚、煙灰、電銲條、某些寶石、鈾玻璃