Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
?4аж U0 2а In (J2Irc)
<
Гі In (T2Ir1) r^ T1In(T2Ir1) T1 In (T2Ir1)
(5.88)
158 откуда
rc ^ г2 ехр {-I U0-Usam |/2<г}. (5.89)
Время движения ионов от анода до г = гс в самогасящихся счетчиках около 200 мксек. Осциллограмма импульсов счетчика показана на рис. 5.14. Видно, что в течение мертвого времени тм нет наложения импульсов. Но затем при временах, больших тм, на импульс, запускающий развертку осциллографа, налагаются импульсы амплитуды, которых тем больше, чем позже они возникают после импульса, запускающего развертку.
Мертвое время счетчика зависит от количества разрядов, происходящих в нем в единицу времени. С ростом скорости счета мертвое время уменьшается и может достигать примерно 10 мксек. Это явление можно объяснить следующим образом. Чем больше скорость счета, тем больше разрядов начинается в течение времени восстановления, т. е. тем больше импульсов имеют меньшую амплитуду. Частицы, попавшие в счетчик в течение времени восстановления, создают меньшую плотность заряда а, и, следовательно, ионам потребуется пройти меньшее расстояние от анода [см. (5.89)], чтобы вблизи анода вновь была напряженность поля, достаточная для развития разряда. Измеряемая величина тм зависит еще и от уровня дискриминации схемы регистрации. Чем ниже уровень дискриминации, тем меньшее значение тм может быть при больших скоростях счета.
Счетная характеристика. Зависимость числа отсчетов при постоянном источнике излучения от напряжения на счетчике называется счетной характеристикой. Такая характеристика самогасящегося счетчика имеет почти горизонтальный участок на протяжении 100—200 в. Начальный участок этой характеристики имеет резкий подъем (форма начального участка зависит от уровня дискриминации регистрирующей схемы), который обусловлен зависимостью амплитуды импульса от перенапряжения, на счетчике (U0— Сзаж)и разбросом амплитуд импульсов из-за флуктуаций в развитии и гашении разряда. Небольшой наклон плато счетной характеристики объясняют краевыми эффектами (поле вблизи концов счетчика не имеет резкой границы и с увеличением U0 растет эффективный чувствительный объем счетчика) и возникновением так называемых ложных импульсов. Ложные импульсы в самогасящемся счетчике возникают в основном за счет нарушения механизма гашения разряда в счетчике. Эти нарушения, например, произойдут
t, мксек
Рис. 5.14. Осциллограмма импульсов самогасящегося счетчика
159 в том случае, если ион основного газа (например, аргона), сталкиваясь с молекулами гасящего газа, случайно избежит нейтрализации. Ионы гасящего газа при нейтрализации на катоде тоже могут образовать свободный электрон, если, например, возбужденная после деионизации молекула высветит фотон, а не диссоциирует. Чем больше образуется в разряде ионов, тем больше вероятность появления таких ложных импульсов. Поэтому с увеличением напряжения U0 число ложных импульсов возрастает, а начиная с некоторого напряжения каждая попавшая в счетчик частица вызывает многоступенчатый разряд и создает пачку импульсов. В хороших счетчиках наклон плато обычно небольшой и составляет несколько процентов на 100 в.
Эффективность регистрации. Для развития разряда в счетчике достаточно образования одной пары ионов. Если частица создает в среднем п0 пар ионов, то вероятность не создать ни одной пары ионов в счетчике равна (по закону Пуассона) ехр (—/г0), и, следовательно, эффективность регистрации заряженных частиц в самогасящемся счетчике sd =1—ехр (—п0). Для регистрации заряженных частиц счетчики должны иметь или тонкие стенки, или специальные тонкостенные окна, чтобы заряженные частицы могли проникать внутрь счетчика.
Для регистрации у-квантов обычно применяют счетчики с толстыми стеклянными стенками (примерно 1 мм). Реже используют счетчики со специальными металлическими катодами. Регистрация у-кванта, попавшего в счетчик, происходит в том случае, если в результате взаимодействия у-кванта появляется электрон, который достигает чувствительного объема счетчика. Очевидно, подавляющее число электронов рождается в стенках счетчика. В зависимости от толщины катода счетчика и энергии у-кванта меняется число электронов, попадающих в чувствительный объем счетчика. Чем толще катод и чем ниже энергия у-кванта, тем меньше электронов попадет в счетчик. Эффективность счетчика с различными катодами в зависимости от энергии у-квантов рассмотрена в гл. 13.
Газоразрядные счетчики регистрируют и нейтроны. Регистрация нейтронов происходит в результате или упругого рассеяния нейтронов на ядрах газа, заполняющего счетчик, или образования у-кван-тов в реакциях неупругого рассеяния и радиационного захвата на ядрах вещества, окружающего счетчик. Нейтроны низких энергий (<100 кэв) в счетчике со смесью спирт — аргон будут упруго рассеиваться на ядрах водорода. Эффективность регистрации таких нейтронов порядка сотых долей процента. Для нейтронов более высоких энергий эффективность еще меньше. Если же счетчик окружить кадмием и поместить в замедлитель нейтронов (воду, парафин), то нейтроны будут регистрироваться по у-квантам захвата в водороде и кадмии. Чувствительность такого устройства, напоминающего всеволновый счетчик, к нейтронам может быть достаточно высокой. Если блок парафина, в который помещен счетчик, имеет размеры 20 X 20 X X 20 см, то чувствительность будет около 0,1 см".
