Коммерциялық емес акционердік қоғам
Гейгер Мюллер есептегіштің құрылысы және жұмыс принципі
жүктеу/скачать 148,98 Kb.
|
stud.kz-104334
| 2.2.Гейгер Мюллер есептегіштің құрылысы және жұмыс принципі
Гейгер санауышының жұмысы газ -, - немесе -бөлшектерінің иондалуы нәтижесінде пайда болатын бір немесе бірнеше электрондардың бастамасымен іске асырылатын металл электродтары арасындағы өзін-өзі қамтамасыз етпейтін импульсті газ разрядына негізделген. Есептегіштерде электродтардың цилиндрлік дизайны әдетте қолданылады, ал ішкі цилиндрдің (анодтың) диаметрі сыртқыға (катодқа) қарағанда әлдеқайда аз (шамасы 2 немесе одан да көп), бұл принципиалды маңызы бар. Анодтың сипаттамалық диаметрі - 0,1 мм. Бөлшектер санауышқа вакуумдық қабық пен катод арқылы «цилиндрлік» конструкцияда енеді (2-сурет, а) немесе «ақырғы» дизайндағы арнайы жалпақ жұқа терезе арқылы (2, б-сурет). Соңғы нұсқа - ену қабілеті төмен бөлшектерді тіркеу үшін қолданылады (мысалы, қағаз парағында сақталады), бірақ бөлшектер көзі ағзаға түскен кезде өте биологиялық қауіпті. Сондай-ақ, слюда-терезе детекторлары салыстырмалы түрде аз энергиялы β-бөлшектерді («жұмсақ» бета-сәулелену) санау үшін қолданылады. Сурет: 2. Цилиндрлік (а) және соңғы (б) Гейгер есептегіштерінің сызбалық құрылымдары. Белгілері: 1 - вакуумдық қабық (шыны); 2 - анод; 3 - катод; 4 - терезе (слюда, целлофан) Жоғары энергиялы бөлшектерді немесе жұмсақ рентген сәулелерін тіркеуге арналған есептегіштің цилиндрлік нұсқасында жұқа қабырғалы вакуумды қабықша қолданылады, ал катод жіңішке фольгадан немесе қабықтың ішкі бетіне шоғырланған жұқа металл пленка (мыс, алюминий) түрінде жасалады. Кейбір конструкцияларда жұқа қабырғалы металл катод (қабырғалары қатайған) вакуум қабығының элементі болып табылады. Қатты рентген сәулелері (-бөлшектер) ену күшін жоғарылатады. Сондықтан оны жеткілікті қалың вакуумды қабықшалы қабырғалары бар және катодты массивті детекторлар жазады. Нейтронды есептегіштерде катодты кадмийдің немесе бордың жұқа қабаты жабады, онда нейтрондық сәулелену ядролық реакциялар арқылы радиоактивті сәулеленуге айналады. Құрылғының көлемі әдетте аргонмен немесе неонмен толтырылады, аргонның аз (1% дейін) қоспасы атмосфераға ұ қысым кезінде (10 -50 кПа). Шығарудан кейінгі жағымсыз құбылыстарды жою үшін бром немесе спирт буларының қоспасы (1% дейін) газ құюға енгізіледі. Гейгер есептегішінің бөлшектерді олардың түріне және энергиясына қарамастан тіркеу қабілеті (бөлшек құрған электрондардың санына қарамастан бір кернеу импульсін жасау), анодтың диаметрі өте аз болғандықтан, электродтарға қолданылатын барлық кернеудің тар анодты қабатта шоғырланғандығымен анықталады. Қабаттың сыртында олар газ молекулаларын иондалатын «бөлшектерді ұстау аймағы» бар. Бөлшек молекулалардан жұлып алған электрондар анодқа қарай үдей түседі, бірақ электр өрісінің кернеулігі аз болғандықтан газ әлсіз иондалады. Иондану өрістердің кернеулігі жоғары анод қабатына электрондар түскеннен кейін күрт артады, мұнда электрондардың көшкіндері (бір немесе бірнеше) электрондарды көбейтудің өте жоғары дәрежесімен дамиды (107-ге дейін). Алайда, пайда болған ток сенсор сигналының пайда болуына сәйкес мәнге әлі жеткен жоқ. Токтың жұмыс мәніне дейін артуы қар көшкінінде, ионданумен бір мезгілде, энергиясы шамамен 15 эВ ультракүлгін фотондардың пайда болатындығына байланысты, бұл газ толтырғыштағы қоспа молекулаларын иондау үшін жеткілікті (мысалы, бром молекулаларының иондану потенциалы 12,8 В құрайды). Қабаттан тыс молекулалардың фотоионизациясы нәтижесінде пайда болатын электрондар анодқа қарай үдетіледі, бірақ өрістің кернеулігі төмен болғандықтан, қар көшкіні мұнда дамымайды және разрядтың дамуына аз әсер етеді. Қабатта жағдай басқаша: қалыптасқан фотоэлектрондар жоғары қарқындылыққа байланысты қарқынды қар көшкіндерін бастайды, оларда жаңа фотондар пайда болады. Олардың саны бастапқыдан асып, «фотондар - электронды қар көшкіндері - фотондар» схемасы бойынша қабаттағы процесс тез өседі (бірнеше микросекунд) («іске қосу режиміне» өтеді). Бұл жағдайда бөлшек бастаған алғашқы қар көшкіні орнынан шығу анод бойымен таралады («көлденең тұтану»), анод тогы күрт артады және сенсор сигналының алдыңғы шеті пайда болады. Сигналдың артқы жиегі (токтың азаюы) екі себепке байланысты: резистордағы токтан кернеудің төмендеуіне байланысты анодтық потенциалдың төмендеуі (алдыңғы жиекте потенциал электродтаралық сыйымдылықпен сақталады) және электрондар анодты тастағаннан кейін иондардың кеңістік заряды әсерінен қабаттағы электр өрісінің кернеулігінің төмендеуі (заряд). нүктелердің потенциалын жоғарылатады, нәтижесінде қабаттағы кернеудің төмендеуі төмендейді, ал бөлшектерді ұстау аймағында артады). Екі себеп те қар көшкінінің қарқындылығын төмендетеді және «қар көшкіні - фотондар - қар көшкіні» схемасы бойынша процесс сөніп, сенсор арқылы ток азаяды. Ағымдағы импульс аяқталғаннан кейін анодтық потенциал бастапқы деңгейге дейін артады (анодтық резистор арқылы электродтаралық сыйымдылықтың заряды есебінен белгілі бір кідіріспен), электродтар арасындағы саңылаудағы потенциалдың таралуы иондардың катодқа шығуы нәтижесінде бастапқы қалпына келеді, ал есептегіш жаңа бөлшектердің келуін тіркеу мүмкіндігін қалпына келтіреді. Иондаушы сәулелену детекторларының ондаған типтері шығарылады [8]. Оларды белгілеу кезінде бірнеше жүйелер қолданылады. Мысалы, СТС-2, СТС-4 - өзін-өзі сөндіретін есептегіштер немесе МС-4 - мыс катодты есептегіш (V - вольфраммен, G - графитпен), немесе CAT-7 - соңғы бөлшектердің санағышы, SBM-10 - санауыш - металл бөлшектері, SNM-42 - металл нейтрондық есептегіш, SRM-1 - рентгендік есептегіш және т.б. жүктеу/скачать 148,98 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|