[实用新型]一种低温可持续观测云室

说明书

本实用新型公开了属于高能物理观测技术领域的一种低温可持续观测云室。所述云室包括云室机体、酒精蒸汽室、温控系统控制板和观察装置；云室机体一侧开口，安装环境制冷腔；环境制冷腔上端开口，将酒精蒸汽室部分置于环境制冷腔中；所述云室机体内设置压缩机，压缩机通过导冷管连接环境制冷腔；观察装置设置在酒精蒸汽室上；温控系统控制板设置在云室机体外，通过温度探头调节环境制冷腔内的温度。本装置在酒精蒸汽室的腔内上下端维持足够大的温度梯度使高温端的酒精蒸汽不断地向低温端扩算，在扩散过程中逐渐冷却，在低温端附近区域形成过饱和蒸汽，带电粒子通过时产生离子为核的凝结雾滴，在暗背景中通过光照射可以观测到粒子径迹。

技术领域

本实用新型属于高能物理观测技术领域，尤其涉及一种低温可持续观测云室。

背景技术

云室是在一定空间里模拟的云雾条件下实验研究的设备，容积有大有小。云雾形成的条件可利用水、酒精，甲醇形成过饱和蒸汽，这些过饱和蒸汽处于一种本应该液化的状态。这样当带电粒子穿过过饱和蒸汽层的时候，会在经过路径上电离酒精分子，形成凝结核。

比如早期的威尔逊云室采用活塞结构，利用减压降温的原理，在活塞抽拉的一瞬间，形成过饱和蒸汽，可观察射线径迹。这种云室，不是一种尝试稳定观察的云室结构，尤其在需要长时间观测的场合并不适合。

扩散云雾室的原理是在云雾室内产生一个足够大的温度梯度，使蒸汽连续不断地由高温处向低温处扩散，并在低温处产生过饱和蒸汽区域。当带电粒子射入蒸汽的过饱和层时，会与蒸汽分子碰撞产生电离，以这些电离的离子为凝结中心，凝成一连串小液滴，形成粒子径迹。但这种云室需要加热导线加热观察室的上部区域，避免结霜影响观察，而且循环酒精需要加热后转移至较冷的底部，酒精容易凝结到观察屏而影响观察，不适合长时间连续观测。

应用于大气学和云降水物理领域的云室，这种云室用于研究大气冰核。其原理是通过制冷机实现制冷降温，抽取空气达到预定温度后通入饱和空气，形成过冷雾，进行冰核检测。例如专利用于大气冰核活化计数的云室及云室系统(专利号：201210150601.1，授权公告号： CN102645680A)、一种便携式混合云室(专利号：201720978339.8，授权公告号：CN207067094U)、一种移动式混合云室装置(专利号：200420003595.8，授权公告号：CN2673082Y)和便携式 3L混合云室(专利号：201520367312.6，授权公告号：CN205003129U)中同样使用，这种云室不能连续长时间对大气冰核进行检测，同时不能对带电粒子进行连续观测。

并且，现有技术中云室观测中存在肉眼观测不清晰等问题，无法形成清晰度良好的宇宙射线三维实时动态成像系统，而3D全息技术(US2019271943)不需要佩戴任何偏光眼镜就可以 360度观看到三维立体效果的宇宙射线，具有强烈的视觉纵深感。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足提出了一种低温可持续观测云室，包括云室机体、酒精蒸汽室、温控系统控制板和观察装置；所述云室机体一侧开口，安装环境制冷腔；环境制冷腔上端开口，将酒精蒸汽室部分置于环境制冷腔中；所述云室机体内设置压缩机，压缩机通过导冷管连接环境制冷腔；所述观察装置设置在酒精蒸汽室上；所述温控系统控制板设置在云室机体外，通过温度探头调节所述环境制冷腔内的温度。所述云室的适用温度为-30℃～-70℃；环境制冷腔使用绝热材料作为上盖，保持环境制冷腔温度。

所述酒精蒸汽室底部外侧壁通过金属箔胶带或者低温硅胶与所述环境制冷腔连接，对所述酒精蒸汽室底部外侧壁进行导冷，用于所述酒精蒸汽室下部形成均匀低温端；所述酒精蒸汽室上部分处于室温环境中，形成高温端。

通过温控系统控制板控制酒精蒸汽室底部低温端温度，酒精蒸汽室上端位于室温环境，这样酒精蒸汽是内的高温端和低温端形成了足够大的温度梯度使高温端的酒精蒸汽不断地向低温端扩算，在扩散过程中逐渐冷却，在低温端附近区域形成过饱和蒸汽，带电粒子通过时产生离子为核的凝结雾滴，在暗背景中通过光照射可以观测到粒子径迹。