神奇的煙霧報(bào)警器

張海宇

當(dāng)你進(jìn)入博物館、電影院或者其他大型公共場所時(shí)，當(dāng)你走進(jìn)一些新型住宅時(shí)，你注意到靜靜地躺在天花板上或者室內(nèi)某個(gè)角落里的煙霧報(bào)警器了嗎?

煙霧報(bào)警器是令人驚奇的眾多發(fā)明之一，它每年能挽救數(shù)千條生命，而且價(jià)格低廉?，F(xiàn)在，人們只需花費(fèi)約100元就可以買到一個(gè)煙霧報(bào)警器。因此，防火專家們常建議每家每戶在每層樓都安裝一個(gè)煙霧報(bào)警器，以防患于未然。小小的煙霧報(bào)警器真有這么神奇的功效嗎?

其實(shí)，它的構(gòu)成很簡單，因?yàn)樗械臒熿F報(bào)警器都由2部分組成：一臺(tái)用來檢測煙霧的感應(yīng)傳感器和一只聲音非常響亮的電子揚(yáng)聲器，一旦發(fā)生危險(xiǎn)可以及時(shí)警醒人們。而要維持煙霧報(bào)警器的正常運(yùn)行，只需要一塊9伏特的電池就可以了。當(dāng)今，世界上使用得最為普遍的煙霧報(bào)警器當(dāng)屬光電式煙霧報(bào)警器和電離式煙霧報(bào)警器。

來自散射光的啟示

偶而，當(dāng)你在超市購物，無意中越過了某個(gè)界限，這時(shí)“滴、滴”的警報(bào)聲就會(huì)在身邊炸響。如果仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)原來在那附近有個(gè)光束檢測器正在工作。通常，在超市非購物出口一側(cè)的附近，有一個(gè)白光光源或者一束低功率激光，而在出口的另一側(cè)則安裝有一臺(tái)能“看見”對(duì)面光源的光電式檢測器，當(dāng)你越界時(shí)，剛好穿過光束，阻擋了檢測器的“視線”。所以，身邊才會(huì)有聲響。那么，這種光電式檢測器可以直接用作煙霧報(bào)警器嗎?

我們可以想象一下，如果直接用光電式檢測器作煙霧報(bào)警器，那就必須等到商店里到處彌漫著濃煙，直到能夠完全遮擋住整個(gè)光束時(shí)，警報(bào)聲才會(huì)響起。如果這樣，我們造出來的煙霧報(bào)警器肯定是一個(gè)“巨無霸”，而且對(duì)煙霧的“大量”要求，也讓它失去了在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，煙霧報(bào)警器本該具有的高靈敏度和預(yù)警性。

因此，光電式煙霧報(bào)警器不同于光電式檢測器，它們利用光線的方式有所不同。發(fā)明家在煙霧報(bào)警器里面安裝了一個(gè)光源和一臺(tái)傳感器，并讓它們彼此間的位置成90°角。這樣一來，在正常情況下，從光源發(fā)出的光激發(fā)在左邊并且正好錯(cuò)過傳感器：而當(dāng)煙霧進(jìn)入盒子內(nèi)部時(shí)，由于煙塵顆粒對(duì)光線的散射作用使得一定數(shù)目的光線被散射激發(fā)到傳感器上，然后，傳感器再激活煙霧報(bào)警器里的揚(yáng)聲器，發(fā)出刺耳的報(bào)警聲。

光電式報(bào)警器對(duì)煙霧彌漫的火災(zāi)更加敏感。例如，一個(gè)緩慢燃燒的床墊，由于它燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量的煙，光電式報(bào)警器可以很容易地檢測到，并發(fā)出報(bào)警聲。

電離室內(nèi)的報(bào)警原理

在劇烈燃燒時(shí)，可燃物會(huì)得到充分燃燒，因此生成物中的碳粒子少，從而產(chǎn)生的煙霧也少。那么，在煙霧不多時(shí)，光電式煙霧報(bào)警器還能發(fā)揮它的威力嗎?

現(xiàn)在，電離式煙霧報(bào)警器可以幫助我們解決這個(gè)難題。與光電式煙霧報(bào)警器不同，它并不和光線打交道，而是靠一個(gè)電離室和一個(gè)電離輻射源來檢測煙霧。這類煙霧報(bào)警器也很普遍，它可以用來更好地檢測在物體劇烈燃燒時(shí)產(chǎn)生的少量煙霧。

一個(gè)典型的電離式煙霧報(bào)警器是什么樣的呢?當(dāng)你揭開蓋子時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)煙霧報(bào)警器其實(shí)相當(dāng)簡單：僅由一塊印制電路板、一個(gè)電離室和一個(gè)電子揚(yáng)聲器構(gòu)成。

電離室為鋁制，由2個(gè)加了電壓的盤子和產(chǎn)生電離輻射的放射源一起組成。在電離室的罐子上面，有個(gè)凹槽，允許空氣流動(dòng)：而罐子本身則作為電離室的負(fù)極盤子。在電離室的罐子下面是一個(gè)陶制的支架，里面包含有電離室的陽極盤子。電離源就在那個(gè)陽極盤子下面，但千萬不要亂動(dòng)它，否則不但會(huì)使警報(bào)器失去作用，而且如果不小心吸入了里面所放的放射源，還會(huì)對(duì)身體造成損害。

由放射源產(chǎn)生的。粒子在電離室電離了空氣中的氧原子和氮原子，因此電離式煙霧報(bào)警器可以檢測到這些電子和離子朝帶電壓的盤子移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的微量電流。當(dāng)煙霧進(jìn)入電離室時(shí)，因煙霧粒子吸附在離子上面，干擾了上述過程，并使它們失效。這時(shí)，電離式煙霧報(bào)警器就會(huì)通過檢測得知，當(dāng)前電流強(qiáng)度下降，從而感受到周圍有煙霧存在，并發(fā)出警報(bào)聲。

通常，電離式煙霧報(bào)警器里面的放射源是微量(相當(dāng)于1／5000克)的镅-241。如果用“居里”(測量核材料的單位)作單位，那么在一個(gè)典型的電離式煙霧檢測器里包含有0．9微居里的镅-241。

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放射性元素“镅”與α粒子

放射性元素镅有432年的半衰期，是一個(gè)很好的α粒子源。由镅產(chǎn)生的。粒子有下列特性：

它們在電離室里電離空氣中的氧原子和氮原子。帶負(fù)電荷的電子被帶有電壓的盤子的陽極所吸引，而帶正電荷的原子被帶有電壓的盤子的陰極所吸引(此處是指相對(duì)的吸引，就僚磁鐵一樣)。這樣，這些電子和離子朝帶電壓的盤子移動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一些微量電流。

α輻射不能穿透一張紙，并且?guī)桌迕缀竦目諝馐箍梢宰钄嗨?。而且，在一個(gè)電離式煙霧報(bào)警器里，放射性元素镅的輻射劑量是極其小的。因此，對(duì)電離式煙霧報(bào)警器里的放射源我們不必恐慌，只有在直接吸入的情況下，才會(huì)造成危險(xiǎn)。不過，我們還是不能拿煙霧報(bào)警器里的镅來玩，不要擺弄它，或者以其他任何方式來擾亂它，因?yàn)檫@樣極有可能使其在空氣中傳播開來，對(duì)自己和他人造成嚴(yán)重危害。

[責(zé)任編輯]王亞娜