烟雾探测器是如何工作的

你知道它们是怎么工作的吗?斯洛博/盖蒂图片公司

烟雾探测器是那些令人惊叹的发明之一，由于大规模生产，几乎没有成本。你可以花7美元买到一个烟雾探测器。虽然成本很低，但烟雾探测器每年挽救了数千人的生命。事实上，建议每个家庭每层都安装一个烟雾探测器。

所有的烟雾探测器都由两个基本部分组成:一个感知烟雾的传感器和一个非常响亮的电子喇叭来唤醒人们。烟雾探测器可以用9伏特电池或120伏的家用电流。

在本文中，我们将研究两种最常见的烟雾探测器:光电探测器和电离探测器。我们也会看一下电离探测器。

让我们从光电探测器开始。

光电探测器

有时，你走进一家商店，当你跨过门槛时，门铃会响起。如果你看，你会经常注意到照片光束探测器正在被使用。在商店一侧的门附近有一个光(白光和透镜或低功率激光)，另一边是一个能“看到”光的光电探测器。

当你穿过光束时，你挡住了它。光电探测器探测到光线不足，并触发铃声。你可以想象这种传感器是如何充当烟雾探测器的。如果店里的烟足够多，挡住了光线，钟就会响。但这里有两个问题:

这是一个相当大的烟雾探测器。
它不是很敏感。

在警报响起之前，必须有大量的烟雾——烟雾必须足够浓，完全遮住光线。这需要很多烟才能做到。

因此，光电烟雾探测器以不同的方式利用光线。在烟雾探测器内部有一个灯和一个传感器，但它们是以90度角彼此放置的，就像这样:

在正常情况下，从左侧光源发出的光径直穿过传感器。然而，当烟雾进入室内时，烟雾粒子散射光，一定量的光击中传感器:

然后传感器会触发烟雾探测器的喇叭。

光电探测器更善于探测烟雾火灾，比如闷烧床垫。

电离探测器:电离辐射

电离感烟探测器使用电离室也是电离辐射探测到烟雾。这种类型的烟雾探测器更为常见，因为它价格便宜，而且更善于探测燃烧的火焰产生的少量烟雾。

在电离探测器内部有少量的(也许是1/5000克)镅- 241．的放射性元素镅的半衰期为432年，是一种很好的来源阿尔法粒子．

另一种讨论探测器中镅含量的方法是说，一个典型的探测器包含0.9微居里的镅-241。一个居里是核材料的计量单位。如果你手里拿着一个居里物体，你手里拿着的是每秒经历370亿个核变换的物质。一般来说，这意味着样本中有370亿个原子正在衰变，每秒释放出一个核辐射粒子(比如阿尔法粒子)。一克镭元素产生大约一居里的活动(居里夫人以她的名字命名，她的大部分研究都是用镭做的)。

(有关核材料和核辐射的详细解释，请参阅核辐射是如何工作的．)

现在我们来看看电离室。

电离探测器:电离室

电离室很简单。它由两个板组成，板上有一个电压，还有一个电离辐射源，像这样:

由镅产生的粒子有以下性质:它们电离空气中的氧原子和氮原子。“电离”的意思是“把一个电子敲掉”。当你把一个电子从原子，你会得到自由电子(带负电荷)和一个原子缺少一个电子(带正电荷)。负电子被带正电压的极板吸引，而正原子被带负电压的极板吸引(相反的吸引，就像磁铁一样)。烟雾探测器里的电子元件能感应到微量的电流这些向板块移动的电子和离子所代表的。

当烟雾进入电离室时，它会干扰电流——烟雾颗粒附着在离子上并中和它们。烟雾探测器感应到两板之间电流的下降，就会发出警报声。

说到警报，只要一提到“核辐射”这个词，许多人的脑海里就会响起警报。烟雾探测器的辐射量非常小。它也是阿尔法辐射．阿尔法辐射不能穿透一张纸，它被几厘米的空气阻挡。烟雾探测器中的镅只有在你吸入它时才会构成危险。因此，你不想玩弄烟雾探测器中的镅，戳它，或以任何方式干扰它，因为你不想它在空气中传播。看到核辐射是如何工作的为进一步的细节。

现在，让我们来看看电离烟雾探测器的内部。