Ионизационные детекторы, страница 7

R(%)=236 σ_V /V=236√ (f+F)ω/E +n² /MN

Очевидно, что улучшение разрешения ГПС при достаточно большой амплитуде сигнала возможно лишь за счёт уменьшения члена (F+f)ω.

Значения F и f были рассчитаны Алхазовым Г.Д.[ 5,6 ]. F имеет значения от 0.05 до0.4 для газовых счётчиков , f от 0.7 до 0.5 , и при М=10 быстро уменьшается до нуля.

Минимальные значения фактора Фано имеют газовые смеси Пеннинга, где наряду с основным инертным газом присутствуют малые примеси другого инертного газа или многоатомные добавки. В этих смесях возбуждённые атомы основного газа в столкновениях второго рода ионизуют атомы и молекулы добавки. Например, энергия возбуждённого состояния Ne составляет 16.6эВ, потенциал ионизации атома аргона составляет 15.76эВ. Поэтому резко сокращается число радиационных переходов в пользу увеличения числа заряженных частиц. В результате уменьшается средняя энергия ионизации и фактор Фано. Например, в упомянутой смеси Ne+0.5%Ar для чистого Ne ω=27,4эВ и F=0.17, а в смеси ω=25.3эВ и F=0.05.

             Вклад процесса газового усиления М в разрешение экспериментально подтвержден.[ 6,7 ]. Он оказалась меньше, чем предсказывал теоретический расчёт. В эксперименте  энергия излучения выбиралось так, чтобы образовывалось не более одной пары  ион-электрон. Тогда измеряемая среднеквадратическая флюктуация амплитуды импульса относительно его среднего значения будет определяться относительной флюктуацией газового усиления. В неоднородном поле пропорционального счётчика  f  изменялась от 0.7 до 0.5  при уменьшении М от 10 ⁵ до 10.

Работа с малыми коэффициентами газового усиления повышает вклад в разрешение собственных шумов предусилителя и требует применения специальных малошумящих предусилителей.

На энергетическое разрешение счётчика влияет неравномерность поля, связанная с креплением нити.  Для того, чтобы избежать искажения поля у концов нити используют охранные электроды специальной формы.

 Эксцентриситет нити приводит к значительным изменениям коэффициента газового усиления.

Реальные достижения в энергетическом разрешении газового пропорционального счётчика соответствуют следующим выражениям:

для Ne-Ar наполнения R%=29,1/√E(кэВ),

для Хе наполнения      R%=35,2/√E(кэВ).

При регистрации квантов с энергией большей энергии вторичного фотона флуоресценции газа наполнителя детектора имеет место «пик вылета» расположенный ниже основного пика амплитудного распределения. Амплитуда «пика вылета» равна разности энергий регистрируемого кванта и кванта флуоресценции газа наполнителя. Появление этого пика объясняется тем,что не все вторичные кванты флуоресценции газа поглощаются в объёме детектора и не участвуют  в первичной ионизации уменьшая количество первичных пар  «ион- электрон»

Ресурс счётчика.

Ресурсом счётчика называется максимальное число квантов из рабочего диапазона энергий, которые может сосчитать счётчик без изменения параметров. К изменениям параметров относят сдвиг центра пика распределения импульсов в сторону меньших энергий с одновременным уширением пика, появление дополнительных пиков в амплитудном распределении.

Исследование ресурса счётчиков показало, что он пропорционален диаметру и длине нити анода и обратно пропорционален коэффициенту газового усиления и энергии регистрируемых квантов. Отмечена также зависимость от материала анода, качества поверхности и от ряда других факторов. Локальный ресурс серийных счётчиков составляет 10¹⁰до 10¹² квантов.

Рабочая область счётчика, «плато» счётной характеристики.

Практически важной характеристикой является зависимость числа импульсов возникающих на еа выходе счётчика от приложенного напряжения. Рис 17

Рис 17.Счётная характеристика пропорционального счётчика.

Протяжённость и наклон «плато» счётной характеристики характеризует качество счётчика. Измерение «плато» проводится на монохроматическом излучении стабильной интенсивности. По мере роста напряжения пропорциональный импульс растёт, но количество зарегистрированных импульсов не меняется.