Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 17

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 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 65 >> Следующая

500 В/см время сбора составляет Д^~ ~ 1 мкс для электронов и достигает Д/+ ~ 1 мс для ионов (см. разд. 1.3). Если постоянная времени RC превышает время сбора положительных ионов At+, то импульс напряжения не зависит от положения следа частицы го. Для счета отдельных импульсов такое время слишком велико. Постоянную времени стока заряда можно уменьшить, если ввести перед усилителем А на рис. 2.1 R' С -цепь, причем так, что R'С <Д/~. В этом случае величина электронного импульса согласно выражению (2.3) не зависит от места первичной ионизации.
Если вместо однородного электрического поля, как в плоском конденсаторе, использовать цилиндрическое поле, то получается устройство, показанное на рис. 2.3.
Напряженность электрического поля в зависимости от расстояния до оси цилиндра дается выражением
е(г) = и;. .
Г ill (Га/Гг)
(2.4)
Для электронов, образованных на расстоянии г = /ъ, время дрейфа к аноду равно-
'о г,
Для значений Е/р - 0,1 (В/мм рт. ст.-см) скорость дрейфа электро-
58 2. Регистрация ионизационных потерь
1
Рис. 2.4. Ионизационная камера, использовавшаяся для измерения зкспозиционной дозы [210] Материал то коп доводящая тка неэквивалентная пластмасса. Диаметр счетчика примерно 10 см
нов пропорциональна E(vD - /* ?), поэтому
Af- - f - [ rar = ^ irl - rb. (2.5)
J ц E fi Uo J 2fi Uo
С другой стороны, импульс напряжения, созданный движением электронов, можно получить из баланса энергии [уравнение (2.1)]:
С ІП (га/t1) '
(2.6)
Амплитуда этих импульсов зависит от расстояния между ионизационным треком и анодом не линейно, как в случае плоского конденсатора, а логарифмически. Вклад в импульс напряжения от дрейфа положительных ионов будет соответственно
AU+ = - Ne 1п(Го/г°>
С ІП (га/t1) '
(2.7)
Если
равномерно, то доминирует вклад электронной компоненты, пример, для га/rt - 103 и Го * га/2 получаем AU+ZAU = 1п2/1п500 «0,1.
2 Z Пропорциональные счетчики 59
Токовая ионизационная камера и дозиметрия. Если сопротивление R на рис. 2.1 и 2.3 так велико, что RC > At +, то невозможно регистрировать отдельные частицы при интенсивности больше 1 кГц, но импульс напряжения пропорционален первичной ионизации. При постоянной интенсивности падающих на камеру частиц средний постоянный ток составит
/ = -NeZ(RC). (2.8)
Этот ток можно использовать для измерения интенсивности а-излучения, а при повышенном давлении газа в камере и для измерения jo-из л учения.
Для измерения интенсивности рентгеновских лучей обычно используются камеры с воздушным заполнением, поскольку единицы экспозиционной дозы определены для воздуха (см. п. 1.1.2). На рис. 2.4 показана камера для дозиметрии со стенками из тканеэквива- * лентного вещества (полистирол с графитом или алюминием).
2.2. Пропорциональные счетчики
Эти счетчики отличаются от ионизационной камеры использованием более сильного электрического поля. В пропорциональном счетчике электроны, образовавшиеся в процессе первичной ионизации, попадают в электрическое поле такой напряженности (104 - 105 В/см), что они могут иметь между двумя столкновениями с атомами газа приращение кинетической энергии, достаточное для ионизации атомов. В цилиндрическом электрическом поле [см. уравнение (2.4)] первичный электрон на пути между столкновениями в радиальном направлении от г\ до Гг приобретает кинетическую энергию
ДГкин = е \E(r)dr =
= eUo In (гг/п)/1п (га/ъ). (2.9)
Если ДТкин превышает потенциал ионизации газа, то имеет место вторичная ионизации. Цепочка таких процессов приводит к формированию лавины электронов и ионов. В конечном итоге измеренный импульс напряжения в этом случае возрастает в А раз по сравнению с сигналом в ионизационной камере:
AC/ = -ANe/C; (2.10)
А называется коэффициентом газового усиления. Область пропор-
60 2 Регистрация ионизационных потерь
€, эВ Ne, 5 — Не.
циональности определяется как область значений напряженности электрического поля E и давления /?, в которой А не зависит от величины первоначального ионизационного эффекта, т. е. измеряемый импульс пропорционален первичной ионизации. Коэффициент газового усиления в этой области достигает 104 - 106.
Высокая напряженность электрического поля, необходимая для газового усиления, достигается использованием в качестве анода цилиндрического счетчика тонкой (диамегром 20 - 100 мкм) проволочки. Как видно из уравнения (2.4), процессы вторичной ионизации будут начинаться в непосредственной близости от поверхности проволочки, когда электроны первичной ионизации попадают в 3ty область. Количество электрон-ионных пар, образованных электроном на пути длиной 1 см, называется первым коэффициентом Ta-ундсена а. Его можно получить из рис. 2.5, используя соотношение а - O1N, где O1 — сечение ионизации при столкновении, а N= 2,69*10 атомов/см —плотность атомов инертных газов при нормальных условиях. Если количество первичных электронов в точке х==0 равно по, то количество электронов N(x) после прохождения пути х определяется из соотношения
dN(x) = N(x) a dx
с решением N(x) = и<>ехр(ах), если а не зависит от х.
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed