Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
ad > 20, (8.21)
где а — показатель в формуле, описывающей развитие лавины, по смыслу совпадающий с обратной длиной свободного пробега электрона до ионизации а = f {Elp) [(см. (5. 61)]; d —¦ межэлектродное расстояние. Длительность второй стадии, т. е. время формирования разряда (рис. 8.10) при больших значениях напряженности (Е > > 50 квісм) порядка IO-9 сек и не зависит от длины разрядного промежутка.
В последней стадии после замыкания стримерами межэлектродного промежутка искровой канал вследствие интенсивной ионизации внутри и вне его заполняется высокотемпературной плазмой. В этом канале за счет энергии внешнего электрического поля выделяется огромная энергия (IO6— IO7 эрг на 1 см длины канала), температура газа в канале резко возрастает, сам канал расширяется и воз-
Фотоны,
\Ь) / г;+-
направление разбития
і = Г W-Xv + і +JWcW +
Ч--V-1 ^ - ^ 4
Рис. 8.9. Схемы развития положительного (а) и отрицательного (б) стримеров
277- і,сек
никает ударная волна. Для регистрации факта еозникнсвєния искры и места ее возникновения можно использовать не только свечение, сопровождающее пробой, как это обычно делается, но и звуковой сигнал.
t Из-за флуктуаций в развитии стримеров, возникающих в резко неоднородном поле пространственного заряда, направление развития пробоя может меняться для одного и того же стримера или даже могут возникать ветвления разряда. Искривление и ветвление зависят от интенсивности фотоионизации, т. е. от вида газа, его давления, наличия примесей и т. д.
Искровой счетчик с постоянным питанием.
Искровой счетчик состоит из двух находящихся в газе параллельно расположенных плоских электродов, между которыми постоянно приложено высокое напряжение. Развитие разряда в этой системе происходит гораздо 25 50 75 100 125 быстрее, чем в счетчике с тонкой нитью — катодом, в результате образования стримеров. При достаточно большом потенциале на пластинках начавшаяся ударная ионизация завершается возникновением искрового пробоя, который обычно сопровождается хорошо слышным щелчком. Визуально наблюдается яркая, четко локализованная вблизи образования первичной ионизации искра, которую легко можно сфотографировать. Возникающий при разряде импульс напряжения на счетчике регистрируется без всяких усилительных устройств, так как его амплитуда равна нескольким тысячам вольт.
Основное преимущество ИСКрОЕЫХ счетчиков перед счетчиками с тонкой нитью — малое сапаздывание разряда по отношению к моменту появления ионизации в межэлектродном промежутке. Малое запаздывание объясняется тем, что в плоскопараллельном счетчике электрическое поле постоянно по объему и электронная лавина может начаться в любой точке между пластинами. Время задержки между появлением ионизирующей частицы и ее регистрацией меньше IO-9 сек. При очень больших напряженностях электрического поля при заполнении межэлектродного промежутка смесью газов аргон — пары спирта удается получить импульс со счетчика с фронтом Ю-10 сек и флуктуациями фронта Ю-11 сек.
Необходимо отметить, что искровые счетчики можно назвать быстрыми только в смысле малого времени запаздывания разряда в них по отношению к моменту прохождения заряженной частицы. Использовать их для регистрации интенсивных потоков заряженных частиц невозможно из-за большого мертвого времени порядка 10_3сек;, поскольку после каждого разряда со счетчика необходимо снять напряжение для восстановления начальных рабочих условий. Так же, как и в счетчиках с тонкой нитью, напряжение на электро-
E, кв/см
Рис. 8.10. Зависимость времени формирования искрового разряда t от напряженности электрического поля для воздушного промежутка
278- дах после разряда можно уменьшить, если последовательно с источником питания включить большой гасящий резистор или использовать специальную гасящую схему. Для предотвращения образования новых электронов при нейтрализации положительных ионов на катоде счетчик заполняется благородным газом с органическими добавками. Мертвое время растет с увеличением площади электродов, так как при этом возрастают емкость счетчика и соответственно энергия, выделяемая при одном разряде. Чем больше мощность искры, тем большее время требуется для восстановления рабочего состояния. В основном по этой причине площадь электродов в счетчике с постоянным питанием не превосходит нескольких десятков см2. Большая мощность разряда определяет и малый срок службы счетчиков без перенаполнения. После IO4 IO8 импульсов счетчик необходимо очистить и вновь заполнить.
Если расстояние между электродами в плоском счетчике мало, а давление газа невелико, то заряженная частица, проходя через разрядный промежуток, может и не вызвать пробой, иными словами, эффективность регистрации заряженной частицы (по пробою), которая определяется минимальным числом начальных электронно-ионных пар, необходимых для создания пробоя, зависит от перенапряжения AU, равного разности между фактическим напряжением на счетчике и напряжением начала счета, и стремится к единице при AU > 1 кв. При малых AU появление в чувствительном объеме счетчика электронов может привести к образованию только лавины, а она не регистрируется. Зависимость эффективности от AU приведена на рис. 8.11. Увеличение эффективности регистрации при росте AU связано с ростом а в (8.21). Счетные характеристики искровых счетчиков в общем похожи на характеристики счетчиков с тонкой нитью. В лучших из них ширина плато при межэлектродных расстояниях в несколько миллиметров достигает нескольких киловольт.
