А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Коефіцієнт - газове посилення
Коефіцієнт газового посилення в області пропорційності майже не залежить від початкового числа іонів, утворених часткою.
Коефіцієнт газового посилення А гейгеровскій лічильника досягає значень 1010 а величина імпульсу напруги AV на опорі навантаження - - декількох вольт або навіть десятків вольт. Це дозволяє застосовувати для реєстрації імпульсів досить прості і досить надійні електронні схеми.
Коефіцієнт газового посилення, який досягається в лічильнику, залежить від природи і тиску газу, від розмірів лічильника, особливо від діаметра нитки і прикладеної напруги.
Вольт-амперні характеристики газорозрядної фотоелемента. | Частотна характеристика газоразрядного фотоелемента. Коефіцієнт газового посилення електровакуумних фотоелементів досягає 6 - 10 інтегральна чутливість становить 100 - 300 мкА /лм.
Який коефіцієнт газового посилення необхідний в пропорційному лічильнику на проточному метані якщо створює мінімальну іонізацію електрон має пробіг в активному обсязі лічильника, рівний 2 см, і йому відповідає імпульс 5 - 10 - 4 ст.
Що називається коефіцієнтом газового посилення.
Схема освіти лавини ударної іонізацією. Множник А називають коефіцієнтом газового посилення. Він залежить від напруги U, а також від роду газу-наповнювача і геометричної форми і розмірів лічильника.
спектральна характеристика фотоелементів. | Пристрій фотоумножителя. 1 - фотокатод. 2 - анод. 3 - вторинно електронні катоди. У більшості іонних фотоелементів коефіцієнт газового посилення залишається постійним лише на частотах до 1 кГц зміни інтенсивності світла.
Величину М еа називають коефіцієнтом газового посилення.
Залежність величини імпульсу від напруги на електродах газового лічильника для великих і малих початкових. При великій напрузі на лічильнику коефіцієнт газового посилення дуже сильно зростає за абсолютною величиною, але стає залежним від початкового числа пар іонів, утворених часткою. Ця область напруг називається областю обмеженою пропорційності.
У лічильниках Гейгера - Мюллера коефіцієнт газового посилення ще більше, а що виникає від ударної іонізації електричний струм не залежить від енергії квантів падаючого випромінювання і визначається електричним опором зовнішнього ланцюга. З'явилися первинні електрони призводять до існування в лічильнику самостійного розряду.
Фотоелементи з газовим наповненням характеризуються коефіцієнтом газового посилення, який показує, у скільки разів збільшується анодний струм за рахунок іонізації газу, кг /г //ф, де ir - анодний струм фотоелемента при наявності іонізації; i - анодний струм фотоелемента при відсутності іонізації.
При значеннях, менших 103 коефіцієнт газового посилення А виявляється зазвичай дуже стабільним (при стабільному V) і не залежить ні від числа спочатку утворилися іонів, ні від місця їх утворення. Остання обставина пов'язана з тим, що наростання лавини відбувається в дуже вузькій області що безпосередньо прилягає до нитки. Газ, що наповнює всю іншу частину лічильника, знаходиться в однакових умовах: кожен освічений тут електрон поступово просувається до анода, починає викликати іонізацію, досягнувши радіуса г г0 і народжує на своєму шляху в області близько нитки однакове число пар іонів. Кількість електронів, що приходять на нитку, таким чином, з хорошою точністю пропорційно числу первинних електронів. Лічильник, що працює в зазначеному режимі називається пропорційним лічильником. Число первинних іонів, створюваних в обсязі лічильника, залежить від роду пролітають через нього частинок і від їх швидкості.
Принцип пристрою іонізаційного перетворювача. | Вольт-амперна характеристика ионизационного перетворювача. Збільшення струму вторинної іонізацією характеризується так званим коефіцієнтом газового посилення. Зі збільшенням напруги коефіцієнт газового посилення зростає. Нарешті при певній напрузі відбувається пробій проміжку між електродами, виникає самостійний безперервний розряд.
При значеннях, багато великих 103 коефіцієнт газового посилення починає залежати від величини початкового імпульсу: чим більше число первинних електронів, тим А виявляється менше. Імпульси починають як би підлаштовуватися по величиною. Лічильник вступає при таких А в область обмеженою пропорційності. Обмеження величини імпульсу пов'язано з рухом позитивних іонів.
Коефіцієнт при /0 в (2616) дає коефіцієнт газового посилення з урахуванням гамма-процесів на катоді. У газонаповнених фотоелементах при великій напрузі гамма-процеси повинні відігравати помітну роль, так як робота виходу фотокатода невелика і коефіцієнт f відповідно великий.
Зі збільшенням тиску газу в колбі фотоелемента збільшується коефіцієнт газового посилення, але в той же час полегшуються умови виникнення самостійного газового розряду, що може привести до різкого збільшення струму. Катоди фотоелементів розраховані на малі струми (десятки мікроампер), тому збільшення струму при виникненні тліючого розряду може вивести з ладу катод фотоелемента.
З подальшим збільшенням напруги (ділянка IV) коефіцієнт газового підсилення не пропорційний початковій іонізації, створеної іонізуючими частинками. Ця ділянка називається ділянкою обмеженою пропорційності.
Чим більше газу вводиться в фотоелемент, тим більше коефіцієнт газового посилення.
При опроміненні їх світловим потоком періодично мінливим по інтенсивності коефіцієнт газового посилення зменшується зі збільшенням частоти зміни інтенсивності.
В області IV, званої областю часткової пропорційності коефіцієнт газового посилення А все сильніше залежить від N0 в зв'язку з чим відмінність в імпульсах струму, породжених різною кількістю первинних іонів, все більше згладжується.
Як було з'ясовано вище, при збільшенні напруги на лічильнику коефіцієнт газового посилення швидко зростає і лічильник переходить з пропорційного режиму в режим обмеженої пропорційності. При ще більших напругах виникнення хоча б однієї пари іонів призводить до початку самостійного розряду. Сигнали, що видаються лічильником, досягають при цьому декількох вольт і можуть використовуватися навіть без попереднього посилення.
В області /1 /, званої областю часткової пропорційності коефіцієнт газового посилення А все сильніше залежить від NQ, в зв'язку з чим відмінність в імпульсах струму, породжених різною кількістю первинних іонів, все більше згладжується.
Зі збільшенням напруги (г) а 0 зростає і збільшується коефіцієнт газового посилення, поки не буде досягнута область Гейгера. Це проявляється в тому, що деякі імпульси будуть переходити у спалаху самостійного розряду.
Для створення у всьому вимірювальному об'ємі осесимметричного електричного поля (що призводить до незалежності коефіцієнта газового підсилення від місця іонізації) поверхню лічильника і його торцеві пластини покривали шаром напівпровідника (фіг. Тоді крива дискримінації характеризується меншим градієнтом в області нульового порогу, що практично забезпечує досить точне побудова цієї кривої. Такі торцеві пластини були виготовлені для нас фірмою Корнінг голосі компані (Нью-Йорк); вони представляли собою скляні пластини з напиленням напівпровідникових шаром. Контактними електродами цих пластин служили два кільця зі срібла, нанесеного методом осадження на скло, причому внутрішній діаметр зовнішнього кільця дорівнював 95 мм, а зовнішній діаметр внутрішнього кільця - 12 мм.
Таким чином, і в цьому випадку, вимірявши силу помилки, іонізація i і знаючи коефіцієнт газового посилення k, можна визначити число освічених пар іонйв, а значить, і потужність дози випромінювання.
Залежність коефіцієнта. | Схема циліндричного лічильника. У іроіорціональной області кривої, що характеризує роботу лічильників (рис. 21 - 9), коефіцієнт газового посилення залежить від напруги, що ускладнює експлуатацію пропорційних лічильників, викликаючи необхідність користуватися добре регульованими джерелами струму, що забезпечують постійну напругу.
Ставлення струму в допустимому робочому режимі /раб до току насичення /нас (рис. 14.7) називається коефіцієнтом газового посилення.
Габаритні креслення, умовні позначення і цоколевка вакуумних фотоелементів. | Типові характеристики газонаповненого фотоелемента. Газонаповнені фотоелементи в основному характеризуються тіні ж параметрами, що і вакуумні і крім того, коефіцієнтом газового посилення Кт, яким визначається ступінь збільшення фотоструму в результаті іонізації газу: /СГ /Ф /Л, де / ф і /- фотоструми при наявності і відсутності іонізації.
Недоліком іонних фотоелементів є нелінійність їх передавальної характеристики, обумовлена тим, що зі збільшенням анодного струму інтенсивність іонізації газу зростає і коефіцієнт газового посилення підвищується.
Збільшення іонізація з використанням несамостійного розряду називається газовим посиленням, а число k, що дорівнює відношенню числа іонів, що утворилися в результаті газового посилення, до числа іонів, утворених іонізуючої часткою, називається коефіцієнтом газового посилення.
Якщо для газової суміші використовувати дані отримані Россі і Штауб[304 ]і обчислити за допомогою теорії Розі-Корфа[303]напруга, необхідне для того, щоб з нашим лічильником (внутрішній діаметр циліндра 954 см, діаметр центрального електрода - 002 см) досягти коефіцієнта газового підсилення 50 то воно виявляється рівним 2620 в. Експериментально виміряна напруга, як ми бачимо, так само 2560 в. Ці величини добре узгоджуються між собою, особливо якщо врахувати деяку неточність у визначенні початку процесу газового посилення.
Із зростанням прикладеної напруги ця пропорційність поступово порушується і в кінці III ділянки величина імпульсів стає - незалежної від величини початкової іонізації. Коефіцієнт газового посилення стає залежним від Ме. Ця область називається областю обмеженою пропорційності.
Останній підтримується в лічильнику Гейгера - Мюллера наступними двома процесами: 1) молекули, порушені зіткненнями, звільняються від надлишкової енергії, випускаючи фотони ультрафіолетового випромінювання, і переходять в нормальний стан; фотони поглинаються практично по всій поверхні катода і завдяки фотоефекту виривають з нього електрони, які в свою чергу створюють за рахунок ударної іонізації нові лавини іонів вже в усьому межелектродном просторі лічильника; 2) позитивні іони при таких високих напругах набувають настільки велику кінетичну енергію, що вибивають з катода вільні електрони. Коефіцієнт газового посилення L в лічильниках Гейгера - Мюллера досягає 108 - 109 збільшуючись з підвищенням напруги живлення електродів.
Так як 4л - р-лічильник працює в режимі збігів зі сцінтіл-ляціонному у-спектрометром, необхідно оцінити час запізнювання імпульсу на виході лічильника щодо проходження через счетічік р-частинки. Якщо коефіцієнт газового посилення в лічильнику великий, то імпульс на виході лічильника буде майже повністю обумовлений рухом позитивних іонів, що займають в початковий момент вузьку область біля центрального електрода. Сигнал на виході пропорційного лічильника досягає половини своєї максимальної величини за час, приблизно рівне 10 - 2 - 10 - 3 часу збирання всіх позитивних іонів. При роботі в режимі збігів необхідно зменшити час наростання сигналу. Це може бути досягнуто при використанні лише вузької ділянки переднього фронту наростання імпульсу.
Збільшення струму вторинної іонізації характеризується так званим коефіцієнтом газового посилення. Зі збільшенням напруги коефіцієнт газового посилення зростає. Нарешті при певній напрузі відбувається пробій проміжку між електродами, виникає самостійний безперервний розряд.
Область 11 відповідає режиму лінійного наростання потоку носіїв, що приходять до електродів в 1 сек. Тут коефіцієнт ионизационного множення носіїв (коефіцієнт газового посилення) залежить тільки від швидкості первинних електронів, що беруть участь в актах ударної іонізації. В області ///до процесів ударної іонізації додаються ще процеси взаємодії фотонів і іонів з катодом, що збільшує загальний потік носіїв до електродів і тим самим середнє значення коефіцієнта газового підсилення М, який обчислюється за співвідношенням кількості пар зарядів, що створюють струм, до числа первинних електронів , створених радіоактивними частинками або квантами.
Приріст струму вторинної іонізації характеризується так званим коефіцієнтом гзеового посилення. Збільшення напруги на електродах викликає зростання коефіцієнта газового підсилення. На ділянці III коефіцієнт газового посилення малий і не залежить від енергії іонізатора. Ця ділянка називається ділянкою пропорційного посилення.
Збільшення тиску газу в лічильнику в такій же мірі зменшує поглинання а-частинок стінками, як і відповідне збільшення діаметра лічильника. Оскільки при збільшенні тиску газу для збереження первісного коефіцієнта газового підсилення треба було б подати на лічильник значно більшу напругу, було вирішено збільшити розміри лічильника. Проте оболонка лічильника була розрахована на 5 атм, так що лічильник міг також працювати і при таких тисках. Найбільший можливий діаметр лічильника визначався наявних в нашому розпорядженні джерелом високої напруги, від якого залежить максимальний діаметр центрального електрода.
В інтервалі V - J /g прискорення електронів, що утворилися при іонізації, відбувається до таких енергій, коли. Число електронів збільшується в І раз (Н - коефіцієнт газового посилення), Н залежить від різниці потенціалів V, тому для отримання пропорційності між величиною імпульсу і енергією кванта необхідно жорстко стабілізувати величину V. В такому режимі працюють пропорційні лічильники.
Газорозрядних лічильника е металевим корпусом. Явище різкого зростання кількості електронів за рахунок ударної іонізації називається газовим посиленням. Ставлення числа всіх утворилися електронів до числа первинних електронів називається коефіцієнтом газового посилення.
Так як відхилення від симетричного положення не перевищувало кількох десятих міліметра, то обумовлене ним зміна коефіцієнта газового підсилення було абсолютно мізерно[304, стр.
При напряжении t /2 напряженность поля вблизи анода настолько возрастает, что количество первичных ионов, образованных ионизирующими частицами, увеличивается вследствие ударной ионизации. Вместо п первичных электронов на анод приходит kn электронов, где k I, k называется коэффициентом газового усиления. Область напряжений U2 - Ua называется пропорциональной областью. В этой области k возрастает с ростом напряжения и не зависит от первичной ионизации. При этом амплитуда импульса тока пропорциональна энергии ионизирующей частицы. При напряжении выше U3 импульсы тока, вызываемые слабо и сильно ионизирующими частицами, все более выравниваются. Область Us - f /4 называется областью ограниченной пропорциональности. При напряжении U все импульсы имеют практически одинаковую величину независимо от первичной ионизации. В области U4 - Uь, называемой областью Гейгера, счетчик отвечает импульсам тока на попадание в него любой заряженной частицы. Гейгера-Мюллера работают в области U4 - U &.
Увеличение ионизации путем использования несамостоятельного разряда называется газовым усилением. Отношение числа электронов, образовавшихся в результате газового усиления, к первоначальному числу электронов, образованных частицей, называется коэффициентом газового усиления и обозначается К.
Применявшийся газ называется технический аргон, свободный от кислорода ( 0 0001 - 0 0002 % О2 по объему); он поставлялся фирмой Норск хюдро-электриск кваль-стуфактисельскаб, Осло. Как уже указывалось выше, в нашем случае не было оснований придавать очень большое значение тому, что при наполнении счетчика парами многоатомных органических соединений постоянство коэффициента газового усиления меньше зависит от стабильности источника высокого напряжения.
При выводе его предполагается, что носители заряда создаются только благодаря фотоэмиссии и процессам электронной ударной ионизации в газовом объеме. Технические газонаполненные фотоэлементы, в которых усиление фототока происходит в основном за счет ударной ионизации в газовом объеме, обладают при напряжении питания около 90 в коэффициентом газового усиления Hi or 3 до 7 и интегральной чувствительностью от 100 до 200 мка /лм.
Приращение тока вторичной ионизации характеризуется так называемым коэффициентом гзеового усиления. Увеличение напряжения на электродах вызывает возрастание коэффициента газового усиления. На участке III коэффициент газового усиления мал и не зависит от энергии ионизатора. Этот участок называется участком пропорционального усиления.
При высоком напряжении питания ( L n 400 - 2 000 в) существенную роль начинает играть фотоионизация газа фотонами, образующимися в первичной лавине, что иедет к дальнейшему росту тока п процессов фотоиоии-зании. Ток разряда в этом случае не зависит от энергии попадающей в счетчик частицы и определяется лишь анодным напряжением. Этот режим работы ( коэффициент газового усиления т ]- 108 - r - 1011) називається спусковим режимом лічильника. Він використовується для вимірювання числа частинок, що потрапляють в лічильник за етппіпу рпоменн, незалежно від їх еіер щі. Саме в такому режимі і працюють лічильники Гейгера.
Якщо напруга на пропорційному лічильнику, так називають іонізаційний лічильник, який працює в цьому режимі (рис. 5.9), стабілізовано, амплітуда імпульсу на виході підсилювача виявиться пропорційної енергії реєстрованого кванта. Інтенсивність реєстрованого випромінювання вимірюється швидкістю рахунку: числом імпульсів, зареєстрованих в одиницю часу; тривалість кожного імпульсу близько 0 5 мкс. Якщо напруга на електродах перевищує У3) то коефіцієнт газового посилення досягає 10е - 107 і виникає самостійний розряд. Незалежно від величини енергії іонізуючої частинки або кванта в лічильнику Гейгера - Мюллера (так називається лічильник, який працює в режимі УЗ-Vt) виникає стрибок напруги в десятки вольт.
Коефіцієнт газового посилення А гейгеровскій лічильника досягає значень 1010 а величина імпульсу напруги AV на опорі навантаження - - декількох вольт або навіть десятків вольт. Це дозволяє застосовувати для реєстрації імпульсів досить прості і досить надійні електронні схеми.
Коефіцієнт газового посилення, який досягається в лічильнику, залежить від природи і тиску газу, від розмірів лічильника, особливо від діаметра нитки і прикладеної напруги.
Вольт-амперні характеристики газорозрядної фотоелемента. | Частотна характеристика газоразрядного фотоелемента. Коефіцієнт газового посилення електровакуумних фотоелементів досягає 6 - 10 інтегральна чутливість становить 100 - 300 мкА /лм.
Який коефіцієнт газового посилення необхідний в пропорційному лічильнику на проточному метані якщо створює мінімальну іонізацію електрон має пробіг в активному обсязі лічильника, рівний 2 см, і йому відповідає імпульс 5 - 10 - 4 ст.
Що називається коефіцієнтом газового посилення.
Схема освіти лавини ударної іонізацією. Множник А називають коефіцієнтом газового посилення. Він залежить від напруги U, а також від роду газу-наповнювача і геометричної форми і розмірів лічильника.
спектральна характеристика фотоелементів. | Пристрій фотоумножителя. 1 - фотокатод. 2 - анод. 3 - вторинно електронні катоди. У більшості іонних фотоелементів коефіцієнт газового посилення залишається постійним лише на частотах до 1 кГц зміни інтенсивності світла.
Величину М еа називають коефіцієнтом газового посилення.
Залежність величини імпульсу від напруги на електродах газового лічильника для великих і малих початкових. При великій напрузі на лічильнику коефіцієнт газового посилення дуже сильно зростає за абсолютною величиною, але стає залежним від початкового числа пар іонів, утворених часткою. Ця область напруг називається областю обмеженою пропорційності.
У лічильниках Гейгера - Мюллера коефіцієнт газового посилення ще більше, а що виникає від ударної іонізації електричний струм не залежить від енергії квантів падаючого випромінювання і визначається електричним опором зовнішнього ланцюга. З'явилися первинні електрони призводять до існування в лічильнику самостійного розряду.
Фотоелементи з газовим наповненням характеризуються коефіцієнтом газового посилення, який показує, у скільки разів збільшується анодний струм за рахунок іонізації газу, кг /г //ф, де ir - анодний струм фотоелемента при наявності іонізації; i - анодний струм фотоелемента при відсутності іонізації.
При значеннях, менших 103 коефіцієнт газового посилення А виявляється зазвичай дуже стабільним (при стабільному V) і не залежить ні від числа спочатку утворилися іонів, ні від місця їх утворення. Остання обставина пов'язана з тим, що наростання лавини відбувається в дуже вузькій області що безпосередньо прилягає до нитки. Газ, що наповнює всю іншу частину лічильника, знаходиться в однакових умовах: кожен освічений тут електрон поступово просувається до анода, починає викликати іонізацію, досягнувши радіуса г г0 і народжує на своєму шляху в області близько нитки однакове число пар іонів. Кількість електронів, що приходять на нитку, таким чином, з хорошою точністю пропорційно числу первинних електронів. Лічильник, що працює в зазначеному режимі називається пропорційним лічильником. Число первинних іонів, створюваних в обсязі лічильника, залежить від роду пролітають через нього частинок і від їх швидкості.
Принцип пристрою іонізаційного перетворювача. | Вольт-амперна характеристика ионизационного перетворювача. Збільшення струму вторинної іонізацією характеризується так званим коефіцієнтом газового посилення. Зі збільшенням напруги коефіцієнт газового посилення зростає. Нарешті при певній напрузі відбувається пробій проміжку між електродами, виникає самостійний безперервний розряд.
При значеннях, багато великих 103 коефіцієнт газового посилення починає залежати від величини початкового імпульсу: чим більше число первинних електронів, тим А виявляється менше. Імпульси починають як би підлаштовуватися по величиною. Лічильник вступає при таких А в область обмеженою пропорційності. Обмеження величини імпульсу пов'язано з рухом позитивних іонів.
Коефіцієнт при /0 в (2616) дає коефіцієнт газового посилення з урахуванням гамма-процесів на катоді. У газонаповнених фотоелементах при великій напрузі гамма-процеси повинні відігравати помітну роль, так як робота виходу фотокатода невелика і коефіцієнт f відповідно великий.
Зі збільшенням тиску газу в колбі фотоелемента збільшується коефіцієнт газового посилення, але в той же час полегшуються умови виникнення самостійного газового розряду, що може привести до різкого збільшення струму. Катоди фотоелементів розраховані на малі струми (десятки мікроампер), тому збільшення струму при виникненні тліючого розряду може вивести з ладу катод фотоелемента.
З подальшим збільшенням напруги (ділянка IV) коефіцієнт газового підсилення не пропорційний початковій іонізації, створеної іонізуючими частинками. Ця ділянка називається ділянкою обмеженою пропорційності.
Чим більше газу вводиться в фотоелемент, тим більше коефіцієнт газового посилення.
При опроміненні їх світловим потоком періодично мінливим по інтенсивності коефіцієнт газового посилення зменшується зі збільшенням частоти зміни інтенсивності.
В області IV, званої областю часткової пропорційності коефіцієнт газового посилення А все сильніше залежить від N0 в зв'язку з чим відмінність в імпульсах струму, породжених різною кількістю первинних іонів, все більше згладжується.
Як було з'ясовано вище, при збільшенні напруги на лічильнику коефіцієнт газового посилення швидко зростає і лічильник переходить з пропорційного режиму в режим обмеженої пропорційності. При ще більших напругах виникнення хоча б однієї пари іонів призводить до початку самостійного розряду. Сигнали, що видаються лічильником, досягають при цьому декількох вольт і можуть використовуватися навіть без попереднього посилення.
В області /1 /, званої областю часткової пропорційності коефіцієнт газового посилення А все сильніше залежить від NQ, в зв'язку з чим відмінність в імпульсах струму, породжених різною кількістю первинних іонів, все більше згладжується.
Зі збільшенням напруги (г) а 0 зростає і збільшується коефіцієнт газового посилення, поки не буде досягнута область Гейгера. Це проявляється в тому, що деякі імпульси будуть переходити у спалаху самостійного розряду.
Для створення у всьому вимірювальному об'ємі осесимметричного електричного поля (що призводить до незалежності коефіцієнта газового підсилення від місця іонізації) поверхню лічильника і його торцеві пластини покривали шаром напівпровідника (фіг. Тоді крива дискримінації характеризується меншим градієнтом в області нульового порогу, що практично забезпечує досить точне побудова цієї кривої. Такі торцеві пластини були виготовлені для нас фірмою Корнінг голосі компані (Нью-Йорк); вони представляли собою скляні пластини з напиленням напівпровідникових шаром. Контактними електродами цих пластин служили два кільця зі срібла, нанесеного методом осадження на скло, причому внутрішній діаметр зовнішнього кільця дорівнював 95 мм, а зовнішній діаметр внутрішнього кільця - 12 мм.
Таким чином, і в цьому випадку, вимірявши силу помилки, іонізація i і знаючи коефіцієнт газового посилення k, можна визначити число освічених пар іонйв, а значить, і потужність дози випромінювання.
Залежність коефіцієнта. | Схема циліндричного лічильника. У іроіорціональной області кривої, що характеризує роботу лічильників (рис. 21 - 9), коефіцієнт газового посилення залежить від напруги, що ускладнює експлуатацію пропорційних лічильників, викликаючи необхідність користуватися добре регульованими джерелами струму, що забезпечують постійну напругу.
Ставлення струму в допустимому робочому режимі /раб до току насичення /нас (рис. 14.7) називається коефіцієнтом газового посилення.
Габаритні креслення, умовні позначення і цоколевка вакуумних фотоелементів. | Типові характеристики газонаповненого фотоелемента. Газонаповнені фотоелементи в основному характеризуються тіні ж параметрами, що і вакуумні і крім того, коефіцієнтом газового посилення Кт, яким визначається ступінь збільшення фотоструму в результаті іонізації газу: /СГ /Ф /Л, де / ф і /- фотоструми при наявності і відсутності іонізації.
Недоліком іонних фотоелементів є нелінійність їх передавальної характеристики, обумовлена тим, що зі збільшенням анодного струму інтенсивність іонізації газу зростає і коефіцієнт газового посилення підвищується.
Збільшення іонізація з використанням несамостійного розряду називається газовим посиленням, а число k, що дорівнює відношенню числа іонів, що утворилися в результаті газового посилення, до числа іонів, утворених іонізуючої часткою, називається коефіцієнтом газового посилення.
Якщо для газової суміші використовувати дані отримані Россі і Штауб[304 ]і обчислити за допомогою теорії Розі-Корфа[303]напруга, необхідне для того, щоб з нашим лічильником (внутрішній діаметр циліндра 954 см, діаметр центрального електрода - 002 см) досягти коефіцієнта газового підсилення 50 то воно виявляється рівним 2620 в. Експериментально виміряна напруга, як ми бачимо, так само 2560 в. Ці величини добре узгоджуються між собою, особливо якщо врахувати деяку неточність у визначенні початку процесу газового посилення.
Із зростанням прикладеної напруги ця пропорційність поступово порушується і в кінці III ділянки величина імпульсів стає - незалежної від величини початкової іонізації. Коефіцієнт газового посилення стає залежним від Ме. Ця область називається областю обмеженою пропорційності.
Останній підтримується в лічильнику Гейгера - Мюллера наступними двома процесами: 1) молекули, порушені зіткненнями, звільняються від надлишкової енергії, випускаючи фотони ультрафіолетового випромінювання, і переходять в нормальний стан; фотони поглинаються практично по всій поверхні катода і завдяки фотоефекту виривають з нього електрони, які в свою чергу створюють за рахунок ударної іонізації нові лавини іонів вже в усьому межелектродном просторі лічильника; 2) позитивні іони при таких високих напругах набувають настільки велику кінетичну енергію, що вибивають з катода вільні електрони. Коефіцієнт газового посилення L в лічильниках Гейгера - Мюллера досягає 108 - 109 збільшуючись з підвищенням напруги живлення електродів.
Так як 4л - р-лічильник працює в режимі збігів зі сцінтіл-ляціонному у-спектрометром, необхідно оцінити час запізнювання імпульсу на виході лічильника щодо проходження через счетічік р-частинки. Якщо коефіцієнт газового посилення в лічильнику великий, то імпульс на виході лічильника буде майже повністю обумовлений рухом позитивних іонів, що займають в початковий момент вузьку область біля центрального електрода. Сигнал на виході пропорційного лічильника досягає половини своєї максимальної величини за час, приблизно рівне 10 - 2 - 10 - 3 часу збирання всіх позитивних іонів. При роботі в режимі збігів необхідно зменшити час наростання сигналу. Це може бути досягнуто при використанні лише вузької ділянки переднього фронту наростання імпульсу.
Збільшення струму вторинної іонізації характеризується так званим коефіцієнтом газового посилення. Зі збільшенням напруги коефіцієнт газового посилення зростає. Нарешті при певній напрузі відбувається пробій проміжку між електродами, виникає самостійний безперервний розряд.
Область 11 відповідає режиму лінійного наростання потоку носіїв, що приходять до електродів в 1 сек. Тут коефіцієнт ионизационного множення носіїв (коефіцієнт газового посилення) залежить тільки від швидкості первинних електронів, що беруть участь в актах ударної іонізації. В області ///до процесів ударної іонізації додаються ще процеси взаємодії фотонів і іонів з катодом, що збільшує загальний потік носіїв до електродів і тим самим середнє значення коефіцієнта газового підсилення М, який обчислюється за співвідношенням кількості пар зарядів, що створюють струм, до числа первинних електронів , створених радіоактивними частинками або квантами.
Приріст струму вторинної іонізації характеризується так званим коефіцієнтом гзеового посилення. Збільшення напруги на електродах викликає зростання коефіцієнта газового підсилення. На ділянці III коефіцієнт газового посилення малий і не залежить від енергії іонізатора. Ця ділянка називається ділянкою пропорційного посилення.
Збільшення тиску газу в лічильнику в такій же мірі зменшує поглинання а-частинок стінками, як і відповідне збільшення діаметра лічильника. Оскільки при збільшенні тиску газу для збереження первісного коефіцієнта газового підсилення треба було б подати на лічильник значно більшу напругу, було вирішено збільшити розміри лічильника. Проте оболонка лічильника була розрахована на 5 атм, так що лічильник міг також працювати і при таких тисках. Найбільший можливий діаметр лічильника визначався наявних в нашому розпорядженні джерелом високої напруги, від якого залежить максимальний діаметр центрального електрода.
В інтервалі V - J /g прискорення електронів, що утворилися при іонізації, відбувається до таких енергій, коли. Число електронів збільшується в І раз (Н - коефіцієнт газового посилення), Н залежить від різниці потенціалів V, тому для отримання пропорційності між величиною імпульсу і енергією кванта необхідно жорстко стабілізувати величину V. В такому режимі працюють пропорційні лічильники.
Газорозрядних лічильника е металевим корпусом. Явище різкого зростання кількості електронів за рахунок ударної іонізації називається газовим посиленням. Ставлення числа всіх утворилися електронів до числа первинних електронів називається коефіцієнтом газового посилення.
Так як відхилення від симетричного положення не перевищувало кількох десятих міліметра, то обумовлене ним зміна коефіцієнта газового підсилення було абсолютно мізерно[304, стр.
При напряжении t /2 напряженность поля вблизи анода настолько возрастает, что количество первичных ионов, образованных ионизирующими частицами, увеличивается вследствие ударной ионизации. Вместо п первичных электронов на анод приходит kn электронов, где k I, k называется коэффициентом газового усиления. Область напряжений U2 - Ua называется пропорциональной областью. В этой области k возрастает с ростом напряжения и не зависит от первичной ионизации. При этом амплитуда импульса тока пропорциональна энергии ионизирующей частицы. При напряжении выше U3 импульсы тока, вызываемые слабо и сильно ионизирующими частицами, все более выравниваются. Область Us - f /4 называется областью ограниченной пропорциональности. При напряжении U все импульсы имеют практически одинаковую величину независимо от первичной ионизации. В области U4 - Uь, называемой областью Гейгера, счетчик отвечает импульсам тока на попадание в него любой заряженной частицы. Гейгера-Мюллера работают в области U4 - U &.
Увеличение ионизации путем использования несамостоятельного разряда называется газовым усилением. Отношение числа электронов, образовавшихся в результате газового усиления, к первоначальному числу электронов, образованных частицей, называется коэффициентом газового усиления и обозначается К.
Применявшийся газ называется технический аргон, свободный от кислорода ( 0 0001 - 0 0002 % О2 по объему); он поставлялся фирмой Норск хюдро-электриск кваль-стуфактисельскаб, Осло. Как уже указывалось выше, в нашем случае не было оснований придавать очень большое значение тому, что при наполнении счетчика парами многоатомных органических соединений постоянство коэффициента газового усиления меньше зависит от стабильности источника высокого напряжения.
При выводе его предполагается, что носители заряда создаются только благодаря фотоэмиссии и процессам электронной ударной ионизации в газовом объеме. Технические газонаполненные фотоэлементы, в которых усиление фототока происходит в основном за счет ударной ионизации в газовом объеме, обладают при напряжении питания около 90 в коэффициентом газового усиления Hi or 3 до 7 и интегральной чувствительностью от 100 до 200 мка /лм.
Приращение тока вторичной ионизации характеризуется так называемым коэффициентом гзеового усиления. Увеличение напряжения на электродах вызывает возрастание коэффициента газового усиления. На участке III коэффициент газового усиления мал и не зависит от энергии ионизатора. Этот участок называется участком пропорционального усиления.
При высоком напряжении питания ( L n 400 - 2 000 в) существенную роль начинает играть фотоионизация газа фотонами, образующимися в первичной лавине, что иедет к дальнейшему росту тока п процессов фотоиоии-зании. Ток разряда в этом случае не зависит от энергии попадающей в счетчик частицы и определяется лишь анодным напряжением. Этот режим работы ( коэффициент газового усиления т ]- 108 - r - 1011) називається спусковим режимом лічильника. Він використовується для вимірювання числа частинок, що потрапляють в лічильник за етппіпу рпоменн, незалежно від їх еіер щі. Саме в такому режимі і працюють лічильники Гейгера.
Якщо напруга на пропорційному лічильнику, так називають іонізаційний лічильник, який працює в цьому режимі (рис. 5.9), стабілізовано, амплітуда імпульсу на виході підсилювача виявиться пропорційної енергії реєстрованого кванта. Інтенсивність реєстрованого випромінювання вимірюється швидкістю рахунку: числом імпульсів, зареєстрованих в одиницю часу; тривалість кожного імпульсу близько 0 5 мкс. Якщо напруга на електродах перевищує У3) то коефіцієнт газового посилення досягає 10е - 107 і виникає самостійний розряд. Незалежно від величини енергії іонізуючої частинки або кванта в лічильнику Гейгера - Мюллера (так називається лічильник, який працює в режимі УЗ-Vt) виникає стрибок напруги в десятки вольт.