Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Счетчик C2H6OH, метилаль и
Гейгера т. п.), и-рые обладают большим сечением фотопоглощения , диссоциации и передачи возбуждения сложной молекуле. Добавка оргаиич. Пробой газа стабилизует процесс газового усиления в широком диапазоне V0, хотя само напряжение, необходимое для требуемого М, возрастает.
Формирование сигнала. Вклад в амплитуду импульса за счёт перемещения первичных ионов и электронов мал. Время развития лавины <10-й с, однако вследствие того, что электроны в лав иве проходят сравнительно малые расстояния (большинство электронов рождаются только и а последи их стадиях лавины), вклад электронной компоненты в полную амплитуду импульса =$10%. Положит, ионы, большинство к-рых расположено от поверхности нити на расстоянии ср. пробега электронов в лавине (1-4-5 мкм), после окончания лавины начинают двигаться к катоду, индуцируя изменение потенциала ва иём во времени г:
Рис. 5.
AV(t) =
еМщ
2С1п(гк/гл)
In[l-h
2n+V0
pa*ln(rK/rA)
]•
148
Здесь е — заряд электрона, [х+ — подвижность ионов (см. Подвижность электронов и ионов), п0 — число первичных ионов. Величина AV, вызванная движением иовов, сначала растёт прямолинейно, затем логарифмически; достигает макс. значения (AVMaKC = eMnJC) в момент прихода всех положит, ионов ва катод спустя (I 5) * IO-3 с с момента образования лавины (рис. 6).
Половины значения от своего максимума импульс достигает за (1 Ч- 5)-IO-eC, поэтому для получения высокого временного разрешения во входных цепях усилителя стоят дифференцирующие цепи (т — RC)
или линии задержки. Т. о., в случае траектории частицы (трека), параллельной аиодУ, удаётся получить импульсы длительностью т < IO-7 с. При произвольной ориентации трека ширина импульса определяется
Рис. в. Временное развитие сигнала при различных т.
разностью во временах дрейфа первичных электронов от начала (Л) и конца (В) трека до аиода (рис. 2). Эти времена могут достигать 0,1—10 мкс. Такого же порядка и время задержки импульса на выходе П. с. с момента первичной ионизации, что ограничивает возможности использования П. с. в совпадений методе.
Энергетическое разрешение. Статистич. флуктуации в кол-ве первичных ионов п0, а также флуктуации M «размывают» амплитуду импульсов и определяют предельно достижимое анергетич. разрешение П. с. (эти компоненты приблизительно равны по величине друг другу). Энергетич. разрешение ДSjS приближённо выражается соотношением
Д*/Л%Ю,354^7*.
Увеличение разброса амплитуды импульсов могут вызывать конструкционные несовершенства, приводящие к искажению распределения электрич. поля у аиода, причём наиб, важным является постоянство га по длине П. с., иапр. Ara ~ 1 мкм может вызвать разброс амплитуд ~50%. Большое влияние на эиергетич. разрешение оказывают стабильность V0 (<0,05%) и чистота газа. Для инертных газов, COat CH4 и т. д. ие наблюдается прилипания электронов, ио присутствие даже незиачит. кол-ва (<0,1 %) электроотрицат. молекул H2O1 CO, O2, C2 и т. д. приводит к значит, ухудшению энергетич. разрешения, т. к. амплитуда импульса становится зависимой от места образования первичных электронов. Добавки нек-рых газов с потенциалом ионизации, меньшим потенциала ионизации осн. газа, могут приводить к уменьшению ср. энергии, затраченной па образование пары ионов, следовательно к улучшению разрешения.
Временные характеристика. Макс. скорость регистрации П. с. зависит от давления и состава газовой смеси и толщины анодной проволоки га. При больших скоростях регистрации происходит ослабление электронной лавины, образовавшейся в нерелаксированиом пространственном заряде от предыдущей лавины. Это ослабление распределено по случайному закону и вызывает не только уменьшение амплитуды импульсов, ио и ухудшает эиергетич. разрешение. При M = = IO4 Ч- IO6 макс. скорость счёта составляет 105— IO6 с"1. Для П. с. практически нельзя указать интервал времени, в к-ром он вообще бы не реагировал иа излучение. Это обстоятельство позволяет использовать П. с. для детектирования излучения высокой интенсивности. При этом часто достаточно регистрировать не отд. импульсы, а средний ионный ток с помощью интегрирующих схем.
Применение. Эффективность П. с. к а-частицам, осколкам деления ядер, протонам, электронам и мягким 7-квантам близка 100%. Для регистрации этих частиц в П.с. предусмотрены «окна» из тонкой слюды или оргаиич. плёнок. Иногда источиин излучения помещается внутри объёма П. с. Для регистрации е~ и е+ с энергиями до 1 МэВ используются П. с. высокого давления (до р = 150 атм) в магн. поле. Измерение энергии ^-квантов связано с фотоэффектом в наполняющем газе. Для до 10 Ч- 20 кэВ эффективность П. с.
?80%, а для больших /т необходим Xe (рис. 7; см. Галма-излучен ие).
При исследовании космических лучей создают большие площади регистрации. Используя большое временное разрешение П. с., удаётся отличить одну частицу от иеск. ливневых частиц, проходящих через П. с.
Рве. 7. Амплитудный дифференциальный спектр пропорционального счётчика, наполненного Xe, от частоты характеристического излучения Cu и источника s41Am.
