气体电离探测器.doc

《气体电离探测器.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、气体电离探测器（气体、固体、）气体电离探测器是利用核辐射在气体中的电离效应制成的探测器。其基本结构是一个内部充有气体、两极施加有一定电压的充气空腔（或充气小室）。它是电离室、正比计数器、盖革—弥勒（G—M）计数器、和电晕放电型探测器的统称。图13是电离室、计数管照片。1.基本原理图13.电离室、计数管照片当入射带电粒子穿过探测气体时，与气体原子的轨道电子发生库仑作用，使气体分子电离或激发。电离时，核外电子所获得的一部分能量足以克服原子的束缚，在入射带电粒子通过的路径上产生大量的离子对—电子和正离子。入射带电粒子在气体中产生一对离子所需要的平均能量叫做平均电离功。电离产生的电

2、子和正离子从入射带电粒子获得动能它们在气体中运动和气体分子碰撞。由于探测器两极施加有一定电压，使得探测器的气体空腔内形成电场的分布，电子和正离子在电场作用下分别向正负电极方向运动。探测器收集的离子对数与外加电压有关。2.探测器收集的离子对数与外加电场的关系入射带电粒子穿过探测气体时在探测器的空间产生N0个离子对。在外加电场作用下这些电子和正离子分别向正负电极漂移而被电极所收集。电极收集到的离子对数与外加电场的关系如图1-1。当探测器两极外加电压很小时，这些电子和正离子向正负电极漂移的速度很小，很容易出现电子与正离子碰撞复合成为中性分子。因而电极收集到的离子数N＜N0。这就是图1

3、-1中的第Ⅰ个区域—复合区。没有探测器在这个外加电压区域中工作。随外加电压的增加，电极收集到的离子对数N增加。当到某一电压Va时，离子漂移速度足够快，复合损失很小，这时的电离几乎可全部被收集。若再增加外加电压，收集的离子数不再增加。这段区域Ⅱ称为饱和区。饱和区内电极收集到的离子数N只与入射粒子的种类和能量有关。电离室型探测器工作在这个区域故又叫做电离室区。电离室型探测器可制成脉冲计数测量系统测量核素的活度。也可制成α谱仪。但最大量的是用作剂量学测量的探测器。图14.气体探测器工作区示意图外加电压继续增加，使电子获得很大能量。电子也可以使气体分子电离产生次级离子对。这时离子对数N

4、＞N0，电极收集到的离子总数被气体放大，放大倍数正比于初电离离子数N0。外加电压增加放大倍数增加。保持这一关系的区域叫做正比区。正比计数器工作在这个区域。但是次级离子对的增加不是无止境的。外加电压增加到一定程度时，电极收集到的离子数与N0偏离正比关系。这个区域叫有限正比区。这两个区域是图中的第Ⅲ部分。正比计数器一般用于α、β粒子的计数测量，亦可制成正比谱仪，多丝正比室还可以用于粒子径迹的测量。外加电压继续增加，次级电离作用越来越大，电极收集到的离子数N与初电离N0无关即与入射粒子能量无关。这个区域(图中的第Ⅳ部分)叫做盖革区（G—M区），是盖革计数管（G—M计数管）工作的区域。

5、盖革计数管一般用于α、β、γ的粒子计数测量。也可以采用电流或电压输出，用作剂量学测量。外加电压继续增加到曲线的第Ⅴ区，气体产生连续放电现象，称作连续放电区。这个区域中有光产生，是闪烁室、火花室、流光室的工作区域，主要用于基本粒子的径迹测量研究。