Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Гл. XXIII. Радиоактивность
527
Рис. 383. Газоразрядный счетчик: 1 — анод счетчика (тонкая нить), 2 — ка- тод (металлический цилиндр), 3 — изоляторы, 4 — электрометр для ре- гистрации разрядов в счетчике. При разряде на нити счетчика скапли- ваются электроны и потенциал ее снижается. По окончании разряда по- тенциал нити восстанавливается бла- годаря притоку зарядов от батареи че- рез сопротивление Рассмотрим подробнее механизм действия газоразрядного счетчи- ка. Счетчик представляет собой два коаксиальных цилиндра, и потому электрическое поле в нем неоднородно (см. том II, § 30). Напряжен- ность электрического поля достигает наибольшей величины у нити и быстро спадает при удалении от нее (рис. 385, а). При разности потенциалов около 1000 В напряженность электрического поля вблизи нити оказывается достаточно большой, чтобы сообщать медленным электронам скорость, необходимую для ионизации газа. Рис. 384. Схема установки для регистрации радиоактивных излучений с помощью газоразрядного счетчика: 1 — газоразрядный счетчик, 2 — усилитель, 3 — электромагнитный нумератор, R ∼
Пусть где-либо в объеме счетчика образовался свободный медлен- ный электрон (например, в результате ионизации газа под действием быстрой частицы, пролетающей через счетчик). Этот электрон будет двигаться к положительно заряженной нити и в области сильного поля вблизи нити начнет ионизовать атомы газа. Электроны — продукты ионизации — ускоряются полем и в свою очередь производят иониза- цию, давая начало новым и новым электронам и новой ионизации 1 ). Число ионизованных атомов лавинообразно нарастает — в газе счетчика в с п ы х и в а е т электрический разряд. Образующиеся при разряде электроны очень скоро собираются на нити, тогда как тяже- 1 ) Положительные ионы приобретают в электрическом поле счетчика такую же энергию, как и электроны, но благодаря много большей массе скорость их настолько мала, что ионизующим действием положительных ионов можно практически пренебречь.
528 Гл. XXIII. Радиоактивность лые и потому малоподвижные ионы медленно движутся к цилиндру. Накопление электронов на нити снижает ее положительный заряд и все более и более уменьшает напряженность электрического поля у нити (рис. 385, б). Через короткое время (порядка микросекунды, т. е. миллионной доли секунды) поле ослабляется настолько, что уже не сообщает электронам нужной для ионизации скорости. Ионизация прекращается, и начавшийся разряд о б р ы в а е т с я. Рис. 385. К механизму работы газоразрядного счетчика частиц (1 — цилиндр счетчика, 2 — нить, диаметр которой преувеличен): а) счетчик заряжен до рабочей разности потенциалов, при которой прохождение заряженной частицы через счетчик вызывает в нем вспышку газового разряда. Изображены линии электрического поля в счетчике. Густота линий, т. е. напряженность электрического поля, наибольшая у нити; б) поле в счетчике в момент самогашения разряда. Электроны, об- разованные при ионизации газа, собрались на нити и компенсируют часть ее положительного заряда. Положительные ионы продолжают двигаться к цилиндру. Поле у нити ослаблено; в) поле в счетчике, не присоединенном к батарее, после того как разряд погас и положитель- ные ионы дошли до цилиндра Если счетчик не подключен к батарее, то после разряда электри- ческое поле в нем остается ослабленным, и новый разряд невозможен (рис. 385, в). В обычно же употребляемых схемах включения (рис. 383 и 384) поле в счетчике быстро восстанавливается за счет притока зарядов от батареи, к которой счетчик подключен через сопротивле- ние
R . Счетчик оказывается с н о в а г о т о в ы м к действию уже через 100–200 мкс после вспышки разряда. Отметим, что быстрое гашение разряда происходит только при специальном подборе газового заполнения счетчика и при не слишком большом напряжении на нем. При чрезмерном повышении напряжения в счетчике возникает негаснущий разряд, состоящий из непрерывно следующих друг за другом вспышек описанного выше типа. Повторе- ние вспышек разряда вызывается электронами, которые выбиваются из цилиндра счетчика при попадании на него положительных ионов. Гл. XXIII. Радиоактивность 529
В счетчике Гейгера–Мюллера амплитуда и длительность импульса тока, развивающегося в результате лавинного процесса в газе, не зависит от природы и энергии регистрируемой заряженной частицы, «поджигающей» счетчик (т. е. вызывающей этот лавинный процесс). Можно выбрать и другой режим работы газоразрядного прибора — так называемый пропорциональный режим. Если уменьшить напряжение, приложенное к счетчику, так чтобы лавинный процесс не развивался очень сильно и не переходил в разряд, то число пар ионов в этой «огра- ниченной лавине» будет пропорционально начальной ионизации. Такие
ные частицы, но и измерять вызываемую ими ионизацию (т. е. энерге- тические потери частицы в газе), что очень важно для идентификации частиц.
В последнее время широкое распространение получили так назы- ваемые полупроводниковые детекторы. Такой детектор по существу представляет собой ионизационную камеру (рис. 376), в которой воз- дух заменен полупроводником. Использование кремния или германия, соответствующим образом обработанных, позволяет снизить темновой ток (ток в отсутствие ионизующего излучения) до приемлемых для ре- гистрации ионизующего излучения значений величин. Преимуществом полупроводниковых детекторов является то, что, благодаря большой плотности вещества этих счетчиков, в них может быть поглощена большая часть энергии ионизующих излучений. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|