Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
значениях от первичной ионизации. В этом режиме ограниченной
пропорциональности (участок IV) начинает ухудшаться энергетическое
разрешение детектора. Значение коэффициента газового усиления Мк,
отвечающее началу этого- режима, равно:
Mh =* QJE,
где Е - ионизационные потери на единицу длины дискретного элемента
проволочного детектора. Коэффициент Qk для таких детек-соров (МПК) был
определен в [32] и равен 3*107 эВ. В случае реги-трации релятивистских
частиц детектором толщиной 1 см коэффициент усиления Mk для Ne, Аг, Хе
около 2*104, 104, 5* 103 соответственно.
Дальнейшее повышение напряженности поля приводит к развитию гейгеровского
режима (ГМ) или, при выполнении ряда условий, к СГС-режиму - участок V.
Для ГМ мертвое время детектора составляет ~500 мкс на дискретный элемент.
При достаточно высокой концентрации высокомолекулярной добавки понижается
вероятность распространения лавин за счет фотоионизации, развитие
первичных лавин приводит к образованию стримера, распространяющегося по
силовым линиям поля. Рост стримера прекращается при достижении им области
слабого поля. В этом (СГС) режиме появляется мертвая зона около 30-90
мкс*см дискретного элемента детектора. Детекторам, работающим в СГС-
режиме, посвящен обзор [33]. Заметим, что возможен так называемый
двухстримерный режим работы СГС-детек-тора, при котором с противоположных
сторон анодной проволоки развиваются два независимых стримера. Это
приводит к различным амплитудам регистрируемых сигналов при регистрации
излучения, значительно различающегося по массе и заряду [34].
Участок VI отвечает искровому пробою газового промежутка.
3. КООРДИНАТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
Многопроволочные пропорциональные камеры (МПК). Принцип действия. МПК
можно рассматривать как набор цилиндрических счетчиков, расположенных в
едином газовом объеме. Они содержат,
МЕТОДИКА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ КООРДИНАТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ Ю45
как правило, три электрода (рис. 13). Внутренний - анод обычно состоит из
проволок диаметром d = 20 мкм, расположенных с шагом s=2 мм. Внешние,
равноудаленные от анода на расстояние I элек-
троды - катоды могут быть сплошными или состоять из дискретных проводящих
элементов. Напряженность электрического поля в зависимости от расстояния
до анодной проволоки показана на рис. 14. В области сильного
электрического поля на расстоянии нескольких
Е,
101
Рис. 14. Зависимость напряженности электрического поля от расстояния от
центра анодной проволоки по направлению к катодам при разном напряжении
на МПК. Параметры МПК: I = 5 мм, s - 2 мм, d =
= 20 мкм
радиусов от анодной проволоки происходит образование электронной лавины,
регистрируемый заряд q образуется у проволоки на расстоянии одного
свободного пробега электрона Я, в аргоне Я " 1 мкм [3]. При полном сборе
заряда вклад в детектируемый сигнал за счет собирания электронов
р- = - - q in v 2 ne0l d "
из-за движения положительных ионов:
21
2m0l d-\-2'K *
При I = 5 мм, d = 20 мкм отношение F"/F+ = 0,015. Таким образом,
регистрируемый импульс определяется в основном отходом положительных
ионов из близлежащей к проволоке области. Время
1046 ПЕШЕХОНОВ В. д.
полного сбора заряда определяется подвижностью положительных ионов в газе
и может быть оценено выражением:
t = (Z/fx+) (Е/р)-1.
Рис. 15. Зависимость амплитуды анодного сигнала (4) и наведенных сигналов
на дискретные элементы катодов от их расстояния от центра лавины. МПК
размером 250X250 мм, 1=3 мм, s = 2 мм, d = 20 мкм, катоды Кг и К2
намотаны с шагом 1 мм
Так как }х+ ~ 1,5 см2-В-1-с-1 [36], для МПК с I = 5 мм и Е/р = = 1,5
кВ/(см-мм рт. ст.) t cz. 0,2 мс. Анализ наводимого на анодную проволоку
сигнала показывает, что в первые 10 не наводится 8 %, за 100 не примерно
14 % полного сигнала [37]. При регистрации у-квантов первичная ионизация
локализована в малой области, время сбора заряда от лавин всех первичных
электронов мало. В случае заряженного излучения все первичные электроны
собираются за 100-150 не, проходя 1 мм пути за 20 не. Это определяет
требуемое значение постоянной дифференцирования при сборе заряда быстрой
компоненты.
Сигнал отрицательной полярности, регистрируемый с анодной проволоки,
определяется зарядом q. При этом на соседних проволоках и на катодах
наводятся сигналы положительной полярности, определяемые зарядами qj
(рис. 13), где -q = 2q}. На рис. 15 приведена зависимость амплитуды
сигналов на выходе линейного усилителя при съеме сигналов с анодной
плоскости (все проволоки объединены) и с дискретных элементов катодов.
Объединение анодных проволок приводит к увеличению емкости, подключенной
к входу усилителя, что для этой МПК уменьшает анодные сигналы по
сравнению с дискретным считыванием в 8 раз. С учетом этого из рис. 15
следует, что на катод наводится ~0,33q, на К% - около 0,25q, на соседних
анодных проволоках наводимые заряды примерно равны 0,2 q. Таким образом,
при дискретном считывании с анода и с катодов чувствительность катодных
