Квант или частица, попадающая в счетчик Гейгера, создает электрический импульс, величина которого не зависит от энергии ионизующей частицы. Дело в том, что в газовой атмосфере счетчика, состоящей из аргона и паров спирта или другой органической добавки, под действием электрического поля счетчика (U~1000…2000В) формируется ионно-электронная лавина, за время существования которой детектор не способен ответить на попадание следующей частицы дополнительным импульсом. Для восстановления счетчика после каждого импульса требуется время около 200 мкс, называемое "мертвым временем". При таком "мертвом времени" максимальное разрешение по скорости счета составляет около 5000 имп/с, уже при скорости 500 имп/с около 10% счетов будет потеряно. Поэтому при работе со счетчиками Гейгера-Мюллера даже при довольно низких скоростях счета требуется вносить поправки.
Пропорциональный газонаполненный счетчик дает электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, поэтому этот тип счетчиков особенно полезен в методах энергетической дисперсии. "Мертвое время" таких счетчиков менее 1 мкс и они могут использоваться без поправок при высокой скорости счета, в частности, в электронно-зондовых приборах для определения химсостава вещества.
С ц и н т и л л я ц и о н н ы й д е т е к т о р (рис.3.2.7) представляет собой сочетание сцинтиллятора и вакуумированного устройства - фотоэлектронного умножителя, осуществляющего первичное формирование электрического импульса.
 |
Проникая в сцинтиллятор, частица или квант вызывают вспышку, интенсивность которой пропорциональна энергии, поглощенной в сцинтилляторе. Свет из сцинтиллятора 1, попадая на катод фотоумножителя 2, выбивает с его поверхности n фотоэлектронов.
Каждый фотоэлектрон, ускоренный электрическим полем порядка 100В, проходит первый каскад прибора – динод - и выбивает из него K электронов (на рис.3.2.7, К = 2). Численность электронной лавины возрастает и на выходе системы из m каскадов составит Km электронов. В современных ФЭУ m = 8...15 и величина коэффициента усиления Кm =107…108. На каждый каскад усиления подается напряжение 100…200В, а общее напряжение составляет 600...2000 В.
На выходе ФЭУ возникает импульс напряжения порядка 10 милливольт, пропорциональный энергии регистрируемой частицы, для дальнейшего его усиления используют электронные усилители с усилением порядка 103. Мертвое время детектора также составляет порядка 1 мкс.
П о л у п р о в о д н и к о в ы е д е т е к т о р ы.
Основой устройства полупроводниковых счетчиков являются диоды из кристаллов Ge, Si, GaAs с p-n -переходом, изготовляемые в нескольких вариантах. К диоду приложено в непроводящем направлении электрическое напряжение смещения, увеличивающее ширину запирающего слоя и, вместе с тем, величину объема, чувствительного для регистрации ионизирующего излучения.
В результате ионизации в объеме образуются пары электрон- дырка; движущиеся в электрическом поле. Через емкость С (рис. 3.2.8.), включенную в цепь счетчика, проходит высокочастотный импульс, по амплитуде пропорциональный энергии поглощенного кванта или частицы. Электронной схемой регистрируется импульс напряжения, снимаемый с нагрузочного сопротивления R. .
"Мертвое время” счетчика составляет 1...5 мкс.
 |
Полупроводниковые детекторы находят широкое применение при бескристальной дисперсии (энергетической) рентгеновского характеристического спектра в методах рентгеноспектрального анализа. Высокое энергетическое разрешение счетчика достигается путем охлаждения детектора жидким азотом. При этом подавляются паразитные “шумы”, связанные с собственной проводимостью кристаллами, существенно увеличивается подвижность носителей тока. Однако это условие - глубокое охлаждение - является одновременно и условием, ограничивающим применимость полупроводниковых детекторов.
"Мертвое время” счетчика составляет 1...5 мкс.
Полупроводниковые детекторы находят широкое применение при бескристальной дисперсии (энергетической) рентгеновского характеристического спектра в методах рентгеноспектрального анализа.
Высокое энергетическое разрешение счетчика достигается путем охлаждения детектора жидким азотом. При этом подавляются паразитные “шумы”, связанные с собственной проводимостью кристаллами, существенно увеличивается подвижность носителей тока. Однако это условие - глубокое охлаждение - является одновременно и условием, ограничивающим применимость полупроводниковых детекторов.
Основными характеристиками счетчиков любых типов являются э ф ф е к т и в н о с т ь: доля зарегистрированных частиц в процентах от числа частиц, попавших в счетчик (для газонаполненных счетчиков при достаточно высокой интенсивности потока - около 60%, для сцинтилляционных - более 90%, для полупроводниковых- 80%); “мертвое” время; собственный фон (50...100 имп/мин для газоразрядных счетчиков Гейгера-Мюллера, 3...20 имп/мин - для пропорциональных счетчиков, 5... 30 имп/мин – для сцинтилляционных, для полупроводниковых - практически 0); способность к амплитудному разрешению.
Обязательной составной частью регистрирующей системы являются электронные схемы предварительного и окончательного усиления сигналов, при амплитудном анализе - дискриминаторы, осуществляющие отбор импульсов в заданном интервале, а также выходные устройства - самопишущие приборы, устройства с цифровой индикацией, со звуковым сопровождением, очень облегчающие настройку приборов. Во многих случаях в современных устройствах предусматривается вывод сигналов на ЭВМ, которая их регистрирует, накапливает, сортирует, анализирует и проводит необходимые расчеты.
В практике исследовательской работы необходимо знать возможности всех методов регистрации и владеть ими, умело сочетать их, руководствуясь принципом наибольшей эффективности методики в конкретном исследовании.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.