Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 12

Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.

Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений — M.: Мир, 1990. — 224 c.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка): detkorpus1990.pdf
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 65 >> Следующая

Xe = vD/(pans'),
где Vd — скорость дрейфа электронов. Для примеси 1% Ог в аргоне при напряженности электрического поля 1 кВ/см X0 » 5 см. Это означает, что для больших детекторов этим эффектом нельзя пренебречь и, чтобы избежать захвата электронов, необходимо тщательно удалять примесь Ог с помощью систем очистки газа.
1.3.4. Дрейф электронов в электрических полях
Из-за большой длины свободного пробега электроны могут приобретать гораздо большую энергию в электрическом поле между двумя столкновениями в газе, чем ионы, и их подвижность существенно выше, чем у ионов (в ~102+ 103 раз). Кроме того, длина волны в области значений кинетической энергии -1 эВ соответствует двум диаметрам электронной орбиты в инертных газах. Из-за квантовомеханического эффекта интерференции это делает атомы почти прозрачными для электронов, т. е. приводит к мини-
1.3. Электроны и ионы в газах
39
Рис. 1Л>. Зависимость сечения столкновения электронов в аргоне от их кинетической энергии [47].
муму в зависимости сечения столкновения а от энергии электронов г («эффект Рамзауэра»). На рис. 1.6 показана зависимость а от г для аргона.
Рассмотрим теперь группу электронов с тепловой скоростью и = л/2е//и, локализованных в начальный момент времени в точке Р. Электроны начинают двигаться от точки P изотропно во всех направлениях. Точки первого столкновения этих электронов с атомами газа будут лежать в среднем на поверхности сферы.с радиусом в одну длину свободного пробега \е. Если включено однородное электрическое поле с напряженностью E = (О, О, E) вдоль z-координаты, то под влиянием ускорения b = дЕ/т электро-ны будут двигаться по параболе, а не по радиальным напряжениям. Глубина проникновения электронов D под влиянием электрического поля изменяется на (\/2)bt sin в, где в — угол между направлением электрического поля E и вектором скорости электрона в точке P z-компонента этого сдвига точки D составляет
Oz = I_ SK t2 sin2 в, 2 т
а усреднение по cos б дает среднее смещение:
З т
Считая, что сечение столкновения а и средняя длина свободного пробега Xe не зависят от скорости дрейфа w, получаем среднее время прохождения длины свободного пробега s для группы электронов со скоростью и:
</2> = (S2)/и2 = 2\e2/tA
40
1. Физические основы регистрации излучений
Это приводят к выражению для скорости дрейфа « _ <5*> _ 2 дЕК
(1.56)
Если распределение по скоростям и — это распределение Максвелла [выражение (1.53)] со среднеквадратичной скоростью v = V<w2>, то
3 m V т V
Среднее время между столкновениями равно
T = <Хе/«>.
(1.57)
(1.58)
Чтобы установилась постоянная скорость дрейфа электронов, энергия, приобретенная при ускорении в электрическом поле, должна компенсироваться потерей энергии при столкновениях с атомами. Если обозначить через А(е) долю энергии электрона с энергией е,
теряемую в одном столкновении с атомом, то приближенно получаем
c[E(vdt) = А(є)є9 или точнее
QEv0 -
Если же распределение по скоростям есть 6-функция, то
г 1 А(є)тиг
а используя выражение (1.56), получат
(1.59)
1/2 QE
1/2
Vd- \(А/2У"^\е
m
(1.60)
оны для энергетич длины свободного
А(е) ~ ет и
из выражений (1.56), (1.59) и ? = ти2/2 приближенно получаем
Vd ~ Eim + + 2,1 +1}
0.61)
CO2, 5-Ar ?,кв/см
Для низкой напряженности поля E9 т. е. ниже минимума Рамзау-эра, из рис. 1.6 получаем п « -1 для аргона и для т > 1 наблюдается сильный рост Vd с увеличением Е. При энергиях электронов выше минимума Рамзауэра получаем п * +1, и рост Vd с увеличением E должен происходить гораздо медленнее. Качественно такое поведение скорости дрейфа наблюдается в аргоне и других инертных газах.
С другой стороны, если газы, в которых дрейфуют электроны,—это молекулярные газы (например, СО2, сн4, изо-СШю), то
О 4OO 800 WO 1600 2000 2400
Напряжек»юсть дрейдювого поля, в/см
Рис. 1.8. Скорость дрейфа электронов в смесях аргон—изобутан [49]. / — 7% изобу-тана; 2—13,5%; 3 — 19*?; 4 — 25%; 5 — 30%; 6 — 31%; 7—38%.
42
1. Физические основы регистрации излучений
0,1 OJ 0,3
0,4 O1S 0г6 07 0,8 ?/ру В/(см- /у/v рт ст.)
Рис. 1.9. Скорость дрейфа электронов в смесях аргон—метан [237]. / — (70% Ar + + 30% CH4); 2 — (80% Ar + 20% CH4); 5-(86% Ar + 14% CH4); 4 — (94% Ar + + 6% CH4); 5 — результаты расчетов для смеси (80% Ar + 20% СШ) [218].
важный вклад в эффективное поперечное сечение дают неупругие столкновения. Например, в СОг молекулярные колебания могут возбуждаться в области энергий от 0,1 до 1 эВ. Доля энергии Д, переданная от электрона молекуле в результате неупругого столкновения, становится очень большой, но затем вновь уменьшается при энергиях выше максимальной энергии возбуждения е мерно как
макс
при-
А(е)
макс
(1.62)
Для ? > ?макс имеем т - -1 и, согласно (1.61), Vd — постоянная. Дальнейшее уменьшение А(є) с ростом г приводит к тому, что т < -1 и Vd уменьшается с ростом Е,
Результаты этого упрощенного рассмотрения качественно согласуются с результатами точных расчетов [195], в которых выражение (1.56) заменяется на
У D =
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed