Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Цитович А.П. -> "Ядерная электроника" -> 5

Ядерная электроника - Цитович А.П.

Цитович А.П. Ядерная электроника — М.: Энергоиздат, 1984. — 408 c.
Скачать (прямая ссылка): yadernayaelektronika1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 166 >> Следующая


10
и

J-

O T+ 2Т+ JT+ ЧТ+ t Ґ N

О Ч 8 12 16 ,20 10~7с V-

Tj *)

Рис. 1.4. Схема включения газоразрядного счетчика Гейгера (а):

О — установление напряжения на выходе при прохождении одной (1) либо нескольких л а* пип (2) о носамогасищсмси счетчике; в — форма импульсов самогасящегося счетчика при реї нп рицин чапищ.і и середине (>'і) и в конце (4) счетчика; г—определение мертвого премі'нн самої .u’Hiufi оси счоїчика с помощью осциллографа со ждущей разверткой

Внутреннее сопротивление счетчика определяется его размерами, составом и давлением газа и имеет сравнительно небольшое значение — порядка IO7 Ом. Амплитуда выходного сигнала достигает нескольких сот вольт. В зависимости от режима (E—Уза ж) и парметров внешней цепи время установления напряжения на выходе определяется прохождением через сечтчик одной или нескольких лавин (рис. 1.4,,6). В первом случае оно минимально и равно времени собирания положительных ионов T+ (кривая 1), во втором случае достигает нескольких T+ (кривая 2).

В обычном несамогасящемся счетчике Гейгера для прекращения разряда необходимы, как уже отмечалось, специальные схемы гашения. В противном случае после первой зарегистрированной частицы через счетчик потечет ток и новая регистрация будет невозможна.

Форма импульса самогасящегося счетчика. В самогасящемся счетчике разряд прекращается сам. Для этого в основной газ, заполняющий объем детектора, например аргон, вводится гасящая добавка — пары этилового спирта либо другие органические соединения, і Тяжелые органические молекулы добавки всегда должны иметь меньшую энергию ионизации, чем легкие молекулы основной составляющей.

Вначале разряд в самогасящемся счетчике развивается так же, как и в несамогасящемся; возникает лавина. Ho благодаря тому,

ка Rlm и параметров схемы (RbCbx):

11
что потенциал ионизации тяжелых молекул добавки меньше, чем у основного газа, в лавине образуются в основном тяжелые ионы. Последние при попадании на катод не вызывают новых свободных электронов. Кроме того, тяжелые молекулы добавки поглощают на малом расстоянии испускаемые лавиной фотоны. Все это приводит к тому, что новых лавин у катода не образуется, а разряд распространяется довольно быстрой (IO6—IO7 см/с) вдоль нити счетчика, а затем, после полного ухода положительных ионов на катод, ток через счетчик прекращается.

Рассмотренная особенность развития разряда в самогасящемся счетчике приводит к тому, что время нарастания выходного импульса и его форма зависят от места начальной ионизации. На 1.4,в приведены два импульса, соответствующие регистрации частицы в середине (кривая 3) и па одном из концов счетчика (кривая 4).

Отметим, что амплитуда и форма импульсов на выходе самогасящегося счетчика, так же как и у несамогасящегося, не зависят от энергии частицы и кванта. Ho при больших загрузках появляются импульсы с амплитудой, меньшей нормальной. Такие импульсы возникают, когда в счетчик попадает частица до полного восстановления исходного режима, т. е. когда напряженность поля в области ударной ионизации понижена. Нормальные импульсы и импульсы, соответствующие процессу восстановления, хорошо наблюдать при помощи осциллографа со ждущей разверткой (см. рис. 1.4,г). Время Tm называется разрешающим или мертвым временем; оно составляет примерно 1/2 Т+ (около IO-4 с).

1.1.3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Принцип действия полупроводниковых детекторов также основан на ионизационных эффектах. Ho в отличие от газоразрядных детекторов здесь свободные носители заряда создаются ионизирующим излучением не в газе, а в твердом теле. Полупроводниковые детекторы изготовляют, как правило, из кремния или германия. Очень важное обстоятельство — это то, что в твердом теле на образование пары носителей заряда затрачивается на порядок меньше энергии, чем в газах. Так, для создания одной Электронно-дырочной пары в германии требуется 2,9 эВ, а в кремнии — 3,6 эВ. В результате этого достигается высокое энергетическое разрешение в спектрометрических измерениях.

Для обеспечения собирания свободных носителей зарядов в полупроводниковом детекторе необходимо, чтобы время жизни этих носителей было больше времени собирания и не было других носителей заряда, не связанных с регистрацией ионизирующего излучения. Поэтому рабочий объем детектора должен иметь высокую напряженность электрического поля, обеспечивающую большую подвижность носителей, и должен обладать изоляционными свойствами. Для выполнения указанных требований в полупроводниковых детекторах создается переход типа р—п или п— р, на который подается обратное смещение.

12
Детекторы р—п-типа. Структура детектора с р—я-переходом и схема его включения показаны на рис. 1.5,а. Регистрируемое излучение проникает в детектор через тонкий слой я-полупровод-ника с высокой концентрацией доноров. Область с р-проводимостью имеет умеренную концентрацию примеси. Вследствие диффузии носителей в запирающем слое I возникает пространственный заряд р (х). К счетчику приложено внешнее обратное напряжение, поэтому пока нет ионизирующего излучения, ток в запирающем слое равен нулю, так как из я-области не могут поступить свободные дырки. Ионизирующая частица создает в запирающем слое свободные носители заряда. Под действием электрического поля происходит собирание электронов и дырок и во внешней цепи протекает ток, в результате на нагрузке RrCbx возникает сигнал.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 166 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed