Пропорциональные камеры

Пропорциональные камеры, заполненные газом, относятся к детекторам, рабо­тающим в импульсном режиме, принцип действия которых основан на умноже­нии электронов в газе. По­этому такие камеры также называются пропорциональ­ными счетчиками. Благодаря эффекту фотоумножения, выходной сигнал пропор­ционального детектора намного превышает сигнал обычной ионизационной ка­меры. Такие счетчики, в основном, используются при детектирова­нии и спектро­скопии мягкого рентгеновского излучения, а также для обнаружения нейтронов. В отличие от ионизационных камер пропорциональные счетчики работают при высоких на­пряжениях, значительно ускоряющих электроны, возникающие в ре­зультате столкновений. По­скольку эти электроны после ускорения обладают дос­таточно большой энергией, они могут во­влечь в процесс ионизации нейтральные молекулы газов, создавая при этом дополнительные ионные пары. Следователь­но, процесс ионизации носит лавинный характер, что приводит к резкому возра­станию тока через электроды. Такая ионизация называется лавиной Таунсенда. В пропорциональном счетчике лавинообразный процесс заканчивается, как толь­ко электрон достигает анода. Поскольку в таком детекторе электрон должен достичь уровня ионизации газа, суще­ствует пороговое напряжение, после которого начинается этот лавинооб­разный процесс. Для газов, использу­емых в пропорциональных счетчиках при атмосферном давлении этот по­роговый уровень составляет порядка 106 В/м.

На рис. 3 показаны зоны действия различных газовых счетчи­ков. При очень низких на­пряжени­ях поле не может помешать реком­бинации ионных пар. По достиже­нии уровня насы­щения все ионы до­стигают электродов. При дальнейшем увеличении напряжения происходит явление фотоумножения.­ До некоторого уровня напряжения процесс умножения фотоэлектро­нов будет ли­нейным, а количество собранных зарядов пропорциональным количеству исход­ных ионных пар. Если приложенное напряжение продолжать увеличивать, из-за медленной скорости положительных ионов линейность процесса фотоумноже­ния нарушится.

Счетчики Гейгера-Мюллера

Счетчик Гейгера-Мюллера (Г-М) был изобретен в 1928 году и до сих пор приме­ня­ется очень широко, что объясняется его простотой, низкой стоимостью и про­стой эксплуатации. Счетчики Г-М отличаются от остальных ионизационных ка­мер использо­ванием гораздо более высоких напряжений возбуждения (рис. 3). В рабочей области счетчиков Г-М амплитуда выходных им­пульсов не зависит от энергии ионизацион­ного излучения, а является только функцией приложенного напряжения. Такие детек­торы, как правило, изготавливаются в форме трубки, в центре которой расположена проволочка, выполняющая роль анода (рис. 4). Трубка заполняется инертным газом, та­ким как гелий или аргон, в который часто добавляются дополнительные компоненты, дейст­вующие как гасящие реагенты для предотвращения повторного запуска счетчика в процессе де­тектирова­ния. По­вторный запуск может привести к возникновению большого количества ложных им­пульсов, вместо одного желаемого. Про­цедуру гашения можно выполнить не­сколькими мето­дами. Вот некоторые из них: сокращение времени воздействия высокого напряжения, использование вы­сокоимпедансных резисторов, включен­ных последо­вательно с анодом, и добавление гасящего реагента в концентрации 5-10%. Молекулы многих органиче­ских газов обладают свойствами, позволяю­щими им быть гасителями лавинных процессов. Среди них са­мыми популярны­ми являются этиловый спирт и этиловый эфир муравьиной кислоты.

Типовой лавинный процесс запускается одним первичным электроном. При этом создает­ся большое количество вторичных ионов, а также много молекул газа переходят в возбужден­ное состояние. В течение нескольких наносекунд эти мо­лекулы возвращаются в свое исходное состояние, вы­пуская лишнюю энергию в виде УФ излучения. Эти испущенные фотоны играют важную роль в цепных ре­акциях, происходящих в счетчике Г-М. При поглощении фотонов по­верхностью ка­тода или молекулами газа происходит высвобождение электронов, летящих на­встречу аноду, которые при этом за­пускают новые лавинные процессы. Бы­строе распростране­ние цепных ре­акций ведет к возникновению лавинных про­цессов по всему объему трубки. Вто­рич­ные ионы формируют цилиндрическую область, окружающую анод, в которой запускаются все новые и новые лавин­ные процессы.

Такая цепная реакция продолжает­ся до некоторого момента времени, оп­ределяемого ко­личеством лавинных процессов и независящего от энергии частицы-инициатора. Поэтому импуль­сы тока на выходе счетчика Г-М имеют всегда одинаковую амплитуду. Следо­вательно, счетчики Г-М являются качественными, а не количественными де­текторами радиоактивных из­лучений.








Дата добавления: 2016-04-19; просмотров: 1546;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.003 сек.