Cele mai bune rețete de clătite cu brânză de vaci

Cursul 10

3.3. Contoare proporționale α - β - Ele operează în domeniul proporțional. Mărimea pulsului este proporțională cu ionizarea inițială, așa că cu ajutorul lor putem distinge

radiatii. Ele sunt utilizate pe scară largă în cercetarea științifică pentru măsurarea spectrului.

Dependența coeficientului de câștig al gazului de tensiune este calculată prin formula:

unde K este coeficientul câștigului de gaz; U – tensiune; Up – potențial de prag; A este o constantă în funcție de natura și presiunea gazului și de geometria contorului.

După cum se poate observa, coeficientul de câștig al gazului crește exponențial cu distanța de la tensiunea de prag, până la o valoare de ≈103.

Această ecuație este derivată în baza următoarelor ipoteze:

1) nu există mecanism de amplificare fotonică, nu ar trebui să existe transfer de sarcină (se adaugă un amortizor) și nu există ionizare de către ionii pozitivi.

2) când ionii pozitivi sunt descărcați, electronii nu sunt ejectați din catod (catodul este realizat dintr-un material cu o funcție de lucru ridicată a electronilor).

2.3.1. Aceste ipoteze sunt valabile doar pentru tensiuni relativ scăzute, adică doar pentru regiunea proporțională.

S-a observat că, cu cât particula zbura mai departe de filament, cu atât coeficientul de câștig al gazului este mai mic. Când ionii se formează în apropierea catodului, difuzia electronilor are un efect vizibil, în urma căruia unii dintre ei pot ajunge la catod și pot împiedica începerea unei avalanșe de electroni. Pentru recombinarea ionilor - depinde și de locația particulei ionizante: cu cât mai departe de filament, cu atât mai slab câmp electric, cu cât recombinarea este mai probabilă, cu atât separarea ionilor pozitivi și negativi este mai lentă.

(Dar prezența ionilor negativi grei are o influență deosebit de mare asupra câștigului de gaz. Dacă există un gaz electroni negativ în contor, atunci electronii se lipesc de moleculele și atomii gazului electroni negativ și formează un gaz greu ioni negativi https://pandia.ru/text/78/242/images/image004_3.gif" alt=" Semnătura:" align="left" width="386" height="144">Форма импульса, его амплитуда и продолжительность зависят от природы газового наполнителя, от величины напряжения, сопротивления R, емкости счетчика и подводящих проводов (С).!}

Mecanismul de formare a pulsului este următorul:

După ce o particulă (α, β) trece prin contor, se formează o avalanșă de electroni. Timpul său de dezvoltare este ≈10-7 secunde. În acest timp, în jurul firului se formează electroni și ionii pozitivi, iar electronii sunt colectați pe fir, iar ionii pozitivi înconjoară firul cu un capac (viteza lor este mică și putem presupune că în timpul formării avalanșei rămân pe loc). În momentul separării ionilor pozitivi și electronilor, va avea loc prima modificare a potențialului filamentului, dar este nesemnificativă, deoarece învelișul ionilor pozitivi leagă electronii. Principala modificare a potențialului va avea loc în momentul plecării ionilor pozitivi din filament către catod. Electronii care ajung la filament încep să încarce capacitatea C (reduce potențialul filamentului) pe măsură ce ionii pozitivi se îndepărtează de filament. Eliberarea completă a sarcinii de avalanșă are loc în momentul neutralizării ionilor pozitivi la catod. În același timp, capacitatea C este descărcată prin rezistența R. Amplitudinea pulsului este mai mare, cu cât C este mai mic și cu cât R este mai mare. Cu cât R este mai mare, cu atât sarcina se scurge de la capacitate în timpul trecerii ionilor pozitivi din filament către catodul. Dar cu cât R este mai mare, cu atât timpul de recuperare a potențialului normal al firului este mai lung (deoarece cu cât CS este mai mare), cu atât durata pulsului este mai mare. Valoarea optimă a rezistenței R ≈ 106-107 ohmi. Cu un R mai mic, amplitudinea va fi mică, iar cu unul mai mare, durata pulsului va fi prea mare.

3.3.4. Aplicarea contoarelor proporționale

1) Pentru înregistrare α -particule α -particulele au o capacitate de ionizare mare, deci amploarea impulsului va fi mare iar impulsul de la α -particulele vor depăși cu mult impulsul de la alte particule (protoni, electroni). Pentru inregistrare α -se folosesc particule, contoare de capat de tip SAT-4, SAT-5, SAT-3, SAT-2, SAT-8, umplute cu argon amestecat cu hidrocarburi. În instalația „Protoka” 4P, contorul proporțional funcționează în modul debit, adică, în timpul măsurătorilor, un debit de metan sau propan dintr-un cilindru trece prin contor.

Instalarea „Flow” vă permite să distingeți β -radiatii, radiatii protonice si α - radiații, deoarece unitatea sa de echipament electronic secundar (dispozitiv de conversie PP-9) are 110 niveluri de discriminare.

2) Înregistrarea neutronilor rapizi– bazat pe utilizarea nucleelor ​​de recul (protoni de recul). Pentru a face acest lucru, un strat de substanță care conține hidrogen (parafină, tristeareth glicerol) este aplicat pe folie de platină sau aur prin evaporare în vid și plasat în interiorul blatului. Un astfel de contor nu are un platou distinct, deoarece cantitatea de energie transmisă protonilor de recul va fi diferită (depinde de unghiul de contact). Eficiența unor astfel de contoare este scăzută.

3) Înregistrarea neutronilor lenți– bazată pe reacția nucleară

.

Miezuri Li 7 Şi Nu // produc ionizare primară (80.000 de perechi de ioni). Deoarece energia lor este constantă, contorul are un platou bun, mărimea impulsurilor este mare și se disting ușor de alte impulsuri. Ele sunt executate în două versiuni. În contorul SNM-9, catodul cu o suprafață de 43 cm3 este acoperit cu un strat de bor amorf (în principiu, pot fi utilizați orice compuși de bor, py. borax). Lungimea platoului – 400 volți, pantă 10% la 100 volți, fundal 1 puls/min, durată sl. 500 de ore.

Contoare SNM-3, SNM-4, SNM-5, SNM-7, SNM-8 umplut cu gaz de bor - B.F. 3 , îmbogățit într-un izotop ușor. De exemplu, SNM-8 este umplut B.F. 3 , îmbogățit până la 85% B10 . Lungimea platoului său este de 150 V, panta este de 5% la 100 V, fundalul este de 5 impulsuri/min.

Eficiența contoarelor de bor pentru neutroni termici ajunge la 5%. Folosind astfel de contoare, este posibil să se facă măsurători relative ale fluxurilor rapide de neutroni, având în prealabil încetinirea neutronilor într-un strat gros de parafină. Dar în acest caz, este necesar să se plaseze un strat de cadmiu în fața parafinei pentru a absorbi neutronii lenți prezenți în fasciculul primar.

Contoarele proporționale pot fi folosite și pentru a înregistra nuclee grele. De exemplu, pereții interiori ai tejghelei pot fi acoperiți cu un strat subțire de uraniu. Într-un astfel de contor putem observa pulsurile fragmentelor de fisiune nucleară, care depășesc în mod semnificativ impulsurile - α- particule.

Cursul 11

2.4. Contoare cu autodescărcare

Contoarele cu autodescărcare, în funcție de tipul de gaz de umplere și de parametrii externi, sunt împărțite în două grupe:

a) contoare care nu se stinge automat (sau „lent”);

b) contoare cu autostingere (sau „rapide”).

Aceste contoare diferă între ele prin mecanismul de propagare a descărcării, mecanismul de stingere a descărcării și durata descărcării.

Caracteristica lor comună este utilizarea autodescărcare, a cărei amplitudine nu depinde de ionizarea inițială (adică de numărul de electroni primari formați de particula detectată). Aceste contoare funcționează în regiunea Geiger.

2.4.1. Caracteristica de performanță a contorului

Proprietăţi de contor ca instrument de măsurare sunt determinate de caracteristica sa de numărare sau de funcționare, care este dependența numărului de descărcări înregistrate în contor (pe unitatea de timp) de mărimea tensiunii aplicate acestuia.

Diferența de potențial la care apar pentru prima dată impulsurile se numește potențial de lucru inițial sau potențial de „aprindere” (UZ). Pe măsură ce tensiunea crește, numărul de impulsuri înregistrate crește mai întâi rapid, apoi mai lent, iar de la UA la Uв rămâne aproximativ constant. În funcție de mărimea supratensiunii (Ucch - Uz), caracteristica de funcționare poate fi împărțită în 3 părți. Dacă tensiunea este mai mică decât UA, atunci nu toate particulele sunt înregistrate de dispozitiv. Câștigul aici nu este încă atât de mare încât circuitul secundar înregistrează toate impulsurile aici există încă o regiune de proporționalitate limitată și sunt înregistrate acele particule care formează un număr semnificativ de ioni inițiali; Pornind de la UA, contorul înregistrează toate particulele care formează cel puțin o pereche de ioni în volumul contorului, adică aici avem deja o regiune Geiger, o regiune de auto-descărcare, coeficientul de amplificare a gazului este mare (~106). Această zonă, care se extinde până la UB, poartă denumirea de platou metru. Poate să nu fie strict paralel cu axa absciselor, ci înclinat la un anumit unghi, a cărui mărime depinde de proiectarea contorului, parametrii circuitului, proprietățile catodului, presiunea gazului etc. Pentru contoare bune, panta platoului nu este mai mare de 5-7% la 100 volți.

Pe măsură ce tensiunea crește peste UB, numărul de descărcări începe să crească brusc. Acest lucru se întâmplă nu din cauza creșterii sensibilității, ci din cauza apariției descărcărilor spontane. Este imposibil să lucrați în acest domeniu, deoarece numărul de descărcări spontane depinde de intensitatea radiațiilor, de timp și de alți factori.

Descărcările care apar într-un contor care funcționează în regiunea platoului fără iradiere sunt numite descărcări de tempo sau de fond. Valoarea de fond este determinată de radiația cosmică, contaminarea radioactivă a aerului, pereții contorului, precum și radioactivitatea pământului. În medie, pentru 1 cm2 de suprafață de contor, fundalul este de 1–2 impulsuri pe minut. Pentru a reduce fundalul, contoarele sunt plasate în case de plumb. În instalația UMF, pereții interiori ai casei de plumb sunt căptușiți cu contoare conectate între ele în paralel. Circuitul anti-coincidență elimină descărcări care apar simultan în contorul central și în blocul de protecție contor.

Unele tipuri de contoare (BFL) sunt realizate din sticlă specială fără potasiu pentru a reduce fondul de la izotopul radioactiv K40.

3.4.2 Volumul de lucru al contorului

Un contor metalic cilindric are un volum de lucru aproape egal cu volumul total acoperit de catodul cilindric.

Dependența sensibilității de locația impactului particulei ionizante este prezentată în figură

Un contor de metal prezintă o ușoară scădere a sensibilității la margini, care este asociată cu distorsiunea câmpului electric prin prize izolatoare.

Dacă firul este întărit în puncte suficient de îndepărtate de marginile catodului (ca în contoarele de sticlă), atunci volumul de lucru poate fi puțin mai mare decât volumul acoperit de catod. Pe măsură ce tensiunea crește, volumul de lucru va crește ușor, ceea ce explică o parte din panta platoului contrar.

3.4.2. Contrasensibilitate

Utilizarea pe scară largă a contoarelor se datorează sensibilității lor ridicate. Dacă cu ajutorul camerelor de ionizare putem măsura intensitatea radiației care provoacă curenți de 10-14 - 10-15 A, atunci contorul face posibilă măsurarea curenților de ordinul 10-20A. Acest curent corespunde apariției în contor a doar câțiva electroni pe minut (în mod firesc, fluctuațiile de fond ar trebui să fie mai mici decât valoarea măsurată).

În unele cazuri (folosind scheme speciale de coincidență), contoarele pot detecta trecerea unui electron rapid simultan prin trei contoare, chiar și atunci când acest eveniment are loc la mai puțin de o oră mai târziu. Deoarece în contor are loc o descărcare independentă dacă cel puțin un electron apare în volumul contorului, folosind aceste contoare este posibilă înregistrarea individuală. g -quanta, ceea ce este imposibil

3.5. Contoare care nu se stinge automat

3.5.1. Mecanism de descărcare

Contoarele care nu se autosting sunt umplute cu argon sau heliu cu un mic adaos de hidrogen - 1 - 2%. la o presiune egală cu aproximativ "/3 normal. Înainte de apariția unei particule ionizante, contorul este un recipient încărcat la potențialul unui redresor de înaltă tensiune (sursă de energie).

După ce o particulă încărcată trece prin volumul de contor, electronii și ionii se îndreaptă spre electrozii corespunzători. Firul contorului este întotdeauna încărcat pozitiv. În apropierea filamentului, electronii intră într-un câmp de mare intensitate. Are loc o avalanșă electron-foton. Fotonii practic nu sunt absorbiți în gaz și cad pe catod. Datorită efectului fotoelectric extern la catod, electronii pătrund în volumul contrar, care, sub influența unui câmp electric, se năpustesc spre filament, formând și avalanșe electron-fotoni.

Acest proces se repetă de multe ori, rezultând descărcarea captând întreaga lungime a contorului. Mobilitatea electronilor este cu trei ordine de mărime mai mare decât mobilitatea ionilor, astfel încât electronii sunt colectați pe filament într-un timp în care ionii practic nu au timp să se deplaseze de la locul lor de formare. În apropierea filamentului se formează o sarcină spațială pozitivă. Această sarcină reduce câmpul electric din apropierea filamentului, ceea ce duce la amortizarea avalanșelor electron-fotoni. Procesele electronice din contor nu se termină aici, deoarece ionii pozitivi, apropiindu-se de catod, rup electronii de pe suprafața acestuia, care, sub influența unui câmp electric, se repetă spre filament.

La catod: Ar + é ® Ar* E* = 15,7 – 4,5 = 11,2 eV,

unde 15,7 este energia de ionizare a argonului; 4.5 – funcția de lucru a electronilor din cupru. Dacă energia de excitație depășește de 2 ori funcția de lucru a electronului, atunci ejecția unui electron secundar este posibilă.

Ce se întâmplă în continuare depinde de dacă potențialul firului este sau nu restabilit la valoarea sa anterioară în momentul în care electronii se apropie de el. Dacă potențialul filamentului capătă o valoare la care ionizarea prin impact este posibilă, atunci electronii vor provoca avalanșe electron-fotoni și toate procesele din contor vor fi repetate. În contor va apărea o descărcare, constând din impulsuri individuale care urmează unul după altul. Fiecare astfel de impuls începe cu o avalanșă electron-foton. Descărcarea în contor va continua până la restabilirea tensiunii necesare pentru aceasta. Dacă, în momentul în care ionii pozitivi se apropie de catod, potențialul filamentului devine mai mic decât potențialul la care este posibilă formarea de avalanșe electron-fotoni, atunci descărcarea în contor se va opri. Pentru a face acest lucru, puteți fie să utilizați un circuit de amortizare care reduce diferența de potențial dintre electrozii contorului după prima etapă a descărcării, fie să includeți un rezistor cu o rezistență ridicată în circuitul contrar, care va preveni restabilirea rapidă. a potențialului firului la valoarea sa inițială (constanta de timp R.C. ar trebui să fie mai mare decât timpul de derivă al ionilor pozitivi de la filament la catod, adică de ordinul mărimii 10-3-sec).

3.5.2. Forma și durata pulsului

Capacitate CU Are sens să faci cât mai puțin posibil. Pentru o capacitate de aproximativ 10 pf iar timpul de mișcare a ionilor este de aproximativ 10-4 sec constatăm că rezistența ar trebui să fie mai mare decât sau aproximativ 108 ohm Aceasta înseamnă că timpul de descărcare a capacității este mai mare de 10-3 sec.

Avantajul acestor contoare este capacitatea de a stinge descărcarea.

Dezavantajul este prezența unui timp mort mare (Timpul mort este timpul de la începutul înregistrării particulelor până la momentul în care contorul va înregistra o nouă particule).

Cursul 12

3.6. Contoare cu autostingere

Contoarele cu auto-stingere, pe lângă gazul monoatomic, sunt umplute cu o anumită cantitate de vapori de la unul dintre compușii organici poliatomici (alcool etilic, etilenă, izopentan etc.). Potențialul de ionizare al gazului poliatomic trebuie să fie mai mic decât potențialul de ionizare al gazului principal. Această compoziție a contra-umpluturii asigură că evacuarea este stinsă automat fără nicio intervenție externă.

Cum se dezvoltă descărcarea și se stinge într-un contor cu autostingere?

Faza inițială a dezvoltării descărcării este aceeași ca și într-un contor care nu se stinge automat. Particula ionizantă produce ioni pozitivi și electroni în contor. Acesta din urmă deplasându-se spre filament va da naștere unei avalanșe de electroni. Dar nu există un mecanism de descărcare fotonică în acest contor. Radiația ultravioletă atomii de argon excitați sunt absorbiți complet de moleculele aditivului de stingere deja la o distanță de 1-2 mm de filament. Descărcarea se propagă de-a lungul firului, deplasându-se de la un punct la altul, deoarece fotonii produc ionizare numai în imediata apropiere a originii lor. Viteza de propagare a descărcării (viteza de mișcare a „tecii” de ioni de-a lungul filamentului) este de ~106 cm/sec. Prin absorbția unui foton, o moleculă de stingere poliatomică este excitată, iar energia de excitare este cheltuită pentru disocierea stingerii.

După ce întregul filament este înconjurat de o teacă de ioni, corona se stinge. Ionii pozitivi încep să se îndepărteze de filament, iar potențialul filamentului scade. În același timp, potențialul filamentului începe să fie restabilit de la redresor prin rezistența R. Deoarece R este mic, puterea câmpului electric la filament suficientă pentru ionizarea prin impact va fi atinsă înainte ca ionii pozitivi să ajungă la catod.

Cele mai utilizate sunt contoarele cu auto-stingere umplute cu un amestec de argon (potențial de ionizare 15,7). V) la o presiune de 87 mmrt. Artă.și vapori de alcool etilic (potențial de ionizare 11.3 V).Într-un astfel de contor, încetarea descărcării rezultate sub influența electronilor secundari scoși din catodul contorului se realizează datorită disocierii moleculelor de alcool poliatomic, care absorb cuantele de radiație atât din excitarea atomilor de argon, prevenind astfel apariția efectului fotoelectric la catod și de la neutralizarea ionilor pozitivi de argon pe contracatod.

Ar+ + C2H5OH® C2H5+ + OH- + Ar + h v(15,7 – 11,3 = 4,4 eV)

Aproape numai ionii de alcool ajung la catodul contorului. Acest lucru se explică prin faptul că ionii de argon sunt neutralizați ca urmare a ciocnirilor cu moleculele de alcool, deoarece ionul de argon are un potențial de ionizare mai mare decât molecula de alcool. Atomii de argon excitați rezultați revin la starea fundamentală prin emiterea de fotoni, care, la rândul lor, sunt absorbiți de moleculele de alcool. Ioni pozitivi de alcool, care se apropie de catod la o distanță destul de scurtă (10-7 cm), electronii sunt scoși din el în timpul neutralizării și se transformă în molecule excitate.

La descărcarea ionului C2H5+, molecula de alcool etilic va avea o energie egală cu 11,3 – 4,5 = 7,8 eV

Se știe că un atom (sau moleculă) excitat poate ejecta un electron secundar dacă energia sa de excitație este aproape dublă față de funcția de lucru a electronilor. Dar pentru aceasta, molecula excitată trebuie să se apropie de catod la o distanță mai mică de 2 × 10-8 cm, pentru care va necesita ³ 10-12 secunde.

Durata de viață a unei molecule de alcool excitat înainte de disociere este de aproximativ 10-13 sec, care este semnificativ mai mic decât timpul de radiație, care este 10-8 sec iar timpul de apropiere a catodului de la locul neutralizării. Astfel, descărcarea într-un contor cu auto-stingere cu adăugarea de molecule poliatomice este de natură de avalanșă unică.

3.6.1. Forma și durata pulsului

Să luăm în considerare modificarea mărimii pulsului în funcție de momentul apariției acestuia după pulsul anterior (curbă solidă) și

Orez. 3.12 Modificarea mărimii unui impuls în funcție de momentul apariției acestuia față de pulsul anterior.

apariția impulsurilor ulterioare (curbe întrerupte); Tm este timpul mort, în timpul căruia contorul nu poate înregistra particulele nou sosite. Timpul mort apare după ce apare o avalanșă în contor. În acest timp, electronii se colectează la anod, iar ionii pozitivi se deplasează de la anod la catod. Contoarele cu autostingere au un timp mort de ordinul 10-4 sec, adică mai puțin decât 10-2 care nu se autostinge sec), de aceea sunt numite uneori contoare rapide; TV - timp de recuperare. Acesta este intervalul de timp de la sfârșitul timpului mort până la restabilirea completă a diferenței de potențial la contraelectrozii (până la momentul în care ionii pozitivi ajung la catod). Dacă o particulă lovește contorul în timpul recuperării, pulsul rezultat (curbe întrerupte) va avea o amplitudine mai mică decât valoarea nominală și nu va fi înregistrat. Timpul de recuperare al unui contor cu autostingere este de aproximativ 10-4 sec. Durata impulsului t este determinată de suma timpului mort și a timpului de recuperare.

3.6.2. Durata de viață a contoarelor cu autostingere

Durata de viață a contoarelor cu autostingere este determinată de numărul de molecule de alcool care umple volumul contorului. De obicei, contorul conține aproximativ 1020 de molecule de alcool. Cu fiecare puls, 1010 molecule se disociază. Prin urmare, durata de viață a contorului este de aproximativ 1010 de puncte. Experiența a arătat că stingerea stabilă se obține după aproximativ 108 descărcări, deoarece este necesară o anumită concentrație a stingerii pentru efectul de stingere. Ca urmare a înregistrării impulsurilor, concentrația de stingere scade, dar pe de altă parte, unii dintre radicalii în care se descompune stingerea originală au un efect de stingere. S-a demonstrat experimental că, ca urmare a descompunerii alcoolului etilic de stingere inițial în contor, se formează molecule mai ușoare și radicali de tipul:

CH2OH; - NSO; C2H4; C2H2; OH - etc.

Majoritatea dintre ele, care conțin trei sau mai mulți atomi, sunt ei înșiși stinge.

Cu toate acestea, ca urmare a înregistrării particulelor ionizante, concentrația de stingere scade treptat.

Caracteristica de funcționare a contorului se modifică: potențialul inițial de numărare crește, platoul se scurtează, panta platoului crește și vine un moment în care efectul de amortizare dispare și contorul eșuează. Deci, durata de viață a unui contor cu autostingere este măsurată nu prin timpul de funcționare, ci prin numărul de impulsuri înregistrate.

3.6.3. Contoare cu halogen

Pentru a măsura b - Și g - Contoare Geiger umplute cu un amestec de stingere de gaze inerte - neon cu un amestec de argon și unul dintre halogeni - clor sau brom (până la 0,5%), ale căror potențiale de ionizare (13,2 și 12,8) sunt utilizate pe scară largă. V) sub potențialele de ionizare a neonului (21.5 V)și argon (15, V).

Efectul de stingere al halogenilor poate fi explicat în mod evident după cum urmează. Sub influența particulelor ionizante care intră în contor, atomii de neon sunt într-o stare excitată. Când atomii de neon trec la starea fundamentală, energia emisă de ei este cheltuită mai mult pe ionizarea halogenului și mai puțin pe ionizarea argonului. Ionii de argon pozitivi sunt neutralizați, dobândind electroni, atunci când se ciocnesc cu ionii și moleculele de halogen. Mic tensiune de operare(300–400 V) pe contraelectrozii duce la o scădere a probabilității ca electronii (care sunt surse de noi avalanșe de ioni) să fie smulși din catod atunci când ionii pozitivi se apropie de el. În timpul recombinării la catod, moleculele de halogen se disociază în atomi, care după un timp formează din nou molecule.

Ca rezultat al tuturor proceselor, compoziția amestecului nu se modifică, iar contoarele cu halogen au o durată de viață nelimitată. În plus, astfel de contoare au o tensiune scăzută de funcționare - 300 - 400 V (pentru contoarele convenționale tensiunea necesară este 700–1600 V), nu se tem de suprasarcini, au relativ de mare viteză conturi (până la 2×103 imp/sec). Dezavantajele contoarelor cu halogen includ o pantă semnificativă a platoului (mai mult de 5% la 100 V ) Şi perioadă lungă de timp dezvoltarea descărcării (cu aproximativ două ordine de mărime mai mare decât cea a contoarelor de înaltă tensiune). Datorită acțiunii chimice a halogenilor, anumite materiale sunt folosite pentru realizarea contoarelor. Catodul este realizat din oțel inoxidabil, tantal sau carbon, iar anodul este din wolfram.

Designul contorului depinde de tipul și energia particulelor detectate. Contoare destinate numărării b - și unde lung g -radiatii, au un perete din material usor pentru a evita absorbtia completa a radiatiilor in contra-peretele propriu-zis. Pentru radiațiile de înaltă energie, se folosesc pereți mai groși.

Cursul 14

3.7. DETECTOARE SEMICONDUCTOARE

3.7.1. Principiul de funcționare al unui detector cu semiconductor

Dezvoltare rapidă în ultimii ani detectoarele cu semiconductori sunt asociate, în primul rând, cu un volum sensibil mare (câteva zeci și chiar sute cm3) detectoare cu semiconductor și, în al doilea rând, cu rezoluția lor foarte mare (zecimi de procente) menținând în același timp o eficiență suficientă. Detectoarele cu semiconductori sunt utilizate pentru înregistrarea și spectrometria particulelor încărcate, neutronilor și g - cuante.

Într-o primă aproximare, un detector cu semiconductor poate fi considerat o cameră de ionizare cu un dielectric solid între electrozi (Acesta este un tip de detectoare cu semiconductor care funcționează în modul de colectare a sarcinii fără amplificare, adică sunt un analog al unei camere de ionizare în impulsuri). Există detectoare cu semiconductori cu amplificare internă (analogi ale contoarelor proporționale și cu descărcare în gaz), dar nu au găsit încă o utilizare pe scară largă. Adesea în locul termenului cameră cu stare solidă utilizați termenul contra. La fel ca într-o cameră de ionizare plină cu gaz, atunci când radiația ionizantă este absorbită, în camera în stare solidă se formează purtători de sarcină care, sub influența unui câmp electric extern, sunt colectați pe electrozi. Impulsurile de curent sau tensiune rezultate sunt utilizate pentru a înregistra radiația. Numărul de perechi de purtători de sarcină formate depinde practic doar de energia pierdută de particula ionizantă și nu depinde de caracteristicile acesteia (sarcină, viteză etc.). Aceasta oferă o relație liniară între amplitudinea pulsului și energia pierdută în volumul sensibil al detectorului pentru toate tipurile de particule (la fel ca și în camera de ionizare).

Schema de conectare pentru o astfel de cameră este prezentată în Fig. 3.13. Să presupunem că camera este o bară uniformă de semiconductor și că câmpul electric este constant pe întregul său volum, adică camera are electrozi ideali care nu distorsionează distribuția sarcinii în semiconductor oriunde și nu modifică concentrația de sarcină. transportatorii. Trecerea unei particule încărcate determină formarea de purtători de sarcină opuși (electroni și găuri) în dielectric. Tensiune externă U creează un câmp electric în interiorul cristalului. Electronii și găurile (purtătorii de sarcină într-un semiconductor) se deplasează sub influența acestui câmp către electrozi. Pe măsură ce purtătorii sunt deplasați, aceștia induc o sarcină pe electrozi care este proporțională cu diferența de potențial prin care trec.

Materialele semiconductoare, care includ siliciu cristalin și germaniu, arseniură de galiu, arseniură de arsen, fosfură de indiu etc., îndeplinesc cel mai bine toate cerințele pentru umplerea camerelor solide.

Avantajele detectoarelor cu semiconductor față de cele umplute cu gaz:

1. Volumul sensibil al acestor camere conține o masă mult mai mare de substanță decât spațiul de gaz. În consecință, gama de particule ionizante cu energie mult mai mare este complet conținută într-o cameră în stare solidă decât într-o cameră umplută cu gaz. La înregistrare g-quanta, eficiența camerelor cu stare solidă este, de asemenea, semnificativ mai mare. Foarte important pentru g -spectroscopie ce g -cuantele care intră în detector nu scot electronii în primul rând din electrozi, așa cum este cazul camerelor de ionizare pline cu gaz, ci îi formează în volumul sensibil al camerei. În același timp, dacă este necesar, este posibil să se realizeze o cameră în stare solidă cu un spațiu foarte mic între electrozi. Într-un astfel de detector, este absorbită doar o mică parte din energia particulelor incidente, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia pentru măsurarea pierderilor specifice de energie.

2. Camerele cu stare solidă au o rezoluție energetică și în timp semnificativ mai bună, care este asociată cu procese de formare și mișcare a purtătorilor de sarcină care sunt diferite de cele dintr-o cameră umplută cu gaz (și acest lucru este și mai important).

3. Detectoarele cu semiconductori se caracterizează printr-o valoare mică a energiei medii consumate de o particulă încărcată pentru a crea o pereche de purtători de sarcină, prin urmare, cu cât valoarea energiei medii este mai mică, cu atât mai mulți purtători apar în volumul sensibil, cu atât este mai mare; semnal înregistrat de la cameră și cu atât fluctuația relativă a acestui semnal este mai mică, ceea ce determină limita rezoluției energetice a camerei. Pentru detectoare cu semiconductor w - energia medie de formare a unei perechi de purtători este cu un ordin de mărime mai mică decât cea a camerelor de ionizare a gazului și cu două ordine de mărime mai mică decât cea a contoarelor de scintilație. Pentru formarea unei perechi de purtători, indiferent de tipul de radiație și de energia acesteia în detectoare de siliciu w= (3,5±0,7) eV, iar în germaniu - w= (2,94±0,15) eV. De obicei w este » 3DEz, unde DEz este lățimea intervalului de bandă.

4. Lipsa recombinării și captării purtătorului.

5. Mobilitate mare și similară ca mărime a purtătorilor ambelor semne;

6. Rezistență electrică specifică ridicată.

Principalele dezavantaje ale detectorilor cu semiconductori:

1. Dificultate în fabricație. Crearea unor astfel de detectoare a devenit posibilă ca urmare a dezvoltării proceselor de înaltă tehnologie pentru producerea de substanțe extrem de pure.

2. Multe detectoare, în special germaniul, trebuie să fie operate și depozitate la o temperatură scăzută, de obicei la azot lichid.

3. Sensibilitate mai mare la deteriorarea radiațiilor. Când detectoarele funcționează cu radiații ionizante, pe lângă procesul util: crearea perechilor electron-gaură, apar multe alte procese. efecte secundare, deteriorarea proprietăților detectorului și la doze mari de radiații îl fac nepotrivit pentru funcționare.

3.7.2. Principalele tipuri de detectoare cu semiconductori

În funcție de parametri și de tehnologia de fabricație, detectoarele semiconductoare de găuri de electroni sunt împărțite în detectoare cu barieră de suprafață Au–Si și de difuzie. (p–p)Şi (p–p)- tranziții, respectiv, și difuzie-deriva (p-i-p)- un fel de.

Detectoare de bariere de suprafață. р–п Tranziția în detectoare de acest tip se formează prin oxidarea suprafeței gravate a materialului de bază cu oxigen atmosferic. Pe suprafata astfel formata r-stratul este pulverizat cu un strat subțire de metal, de obicei aur, care servește drept electrod.

Grosimea regiunii sensibile la radiații în detectoarele cu barieră de suprafață nu depășește (2–5) 10-2 cm. Stratul nefuncțional (mort) de film de aur de la suprafață este foarte subțire, aproximativ 3×10-6 cm. În astfel de detectoare, grosimea regiunii sensibile poate fi variată prin modificarea tensiunii de polarizare, ceea ce face ușoară discriminarea între particulele încărcate pe baza intervalelor lor și a densității de ionizare.

Detectoarele de barieră de suprafață sunt fabricate din siliciu și pot funcționa la temperatura camerei fără răcire specială. Ele sunt utilizate în principal pentru înregistrarea și spectrometria particulelor încărcate cu rază scurtă: fragmente de fisiune, particule a și protoni cu energie scăzută.

Detectoarele de barieră de suprafață, datorită grosimii mici a regiunii sensibile, au o capacitate mare și, prin urmare, o rezoluție energetică scăzută, deoarece echivalentul energetic al zgomotului în principal capacitiv este de zeci de kiloelectronvolți.

Schema de conectare pentru detectorul de aur-siliciu este prezentată în Fig. 3.14.

Contoare de siliciu cu bariera de suprafata Ele sunt, de asemenea, folosite pentru a înregistra neutroni rapidi și lenți. Un astfel de contor (Fig. 3.15.) constă dintr-un disc de siliciu 1 cu două discuri de aur semicirculare aplicate pe el. 2, la care sunt atașate contacte 3. Astfel, cele două jumătăți reprezintă două contoare care ar trebui să dea aceeași citire atunci când este luată fundalul. Pe una dintre jumătăți se aplică un strat folie de polietilenă 4, servind drept sursă de protoni de recul atunci când contorul este iradiat cu neutroni rapizi. Când un astfel de contor este pornit folosind un circuit diferențial, poate fi determinat numărul de protoni de recul.

Pentru a înregistra neutronii termici în contor, reacția nucleară Li6(n, o ) H3. Acest contor constă din două detectoare de siliciu separate. Pe suprafața interioară a unuia dintre ele se aplică un strat subțire de aur, iar pe celălalt se aplică Li6F (Fig. 3.16). Neutronii sunt înregistrați conform schemei de coincidență a protonilor cu tritiul. Impulsurile de la două contoare sunt însumate, iar pulsul total, după amplificare, este alimentat la un analizor multicanal. Eficiența unui astfel de contor este scăzută, deoarece depinde în mare măsură de secțiunea transversală de reacție și de grosimea stratului Li6F.

Detectoare s p - i - n- tranziție. Proprietățile litiului încorporat în germaniu sau siliciu sunt de așa natură încât permit crearea unor regiuni suficient de mari (grosime mai mare de 1 cm) compensare aproape completă și, prin urmare, o regiune cu conductivitate apropiată de a ei. Acest lucru se datorează atât mobilității excepțional de ridicate a ionilor de litiu în cristalele tetravalente, cât și energiei sale scăzute de ionizare (0,033). evîn Si şi 0,0043 evîn Ge). De exemplu, mobilitatea și, prin urmare, coeficientul de difuziune, a litiului în Germania este de 107 ori mai mare decât cea a donatorilor convenționali, deoarece, datorită razei sale mici, ionul de litiu poate fi localizat nu în locuri de rețea, ci în interstiții.

Compensarea atomilor acceptori în r-materialul care utilizează deriva de litiu este produs după cum urmează. În primul rând, litiu este pulverizat r-material, apoi temperatura crește la aproximativ 400 ° C și litiul difuzează în probă. Difuzia continuă timp de câteva minute, iar litiul difuzează până la o adâncime de aproximativ 0,01 cm. După aceea să р–i–n-se aplică o polarizare inversă joncțiunii și ionii de litiu, care poartă o sarcină pozitivă, încep să se îndepărteze de n- laturile tranzitiei catre r-partea în care compensează atomii acceptori r-material.

Detectoare de siliciu cu p- i -n - tranziție, grosimea zonei sensibile în care ajunge la 0,5-1 cm, au găsit aplicații pentru înregistrarea particulelor încărcate grele de energii medii și electroni, a căror gamă nu se încadrează în stratul sensibil al barierei de suprafață și detectorilor de difuzie. Principalul lor avantaj este capacitatea de a lucra fără răcire. Echivalentul energetic al zgomotului unor astfel de detectoare este de câteva zeci de kiloelectronvolți.

Detectoare de germaniu cu p- i - n -tranziţie au devenit foarte răspândite în g-spectrometrie datorita rezolutiei si eficientei sale mari. Eficiența și forma liniei unui astfel de detector gamma depind mai clar de volumul regiunii sensibile decât de lățimea sa, prin urmare, detectoarele de deriva cu germaniu sunt de obicei caracterizate de volumul regiunii sensibile. Plati, sau așa cum se mai numesc și planari, detectoarele au un volum de până la 10-15 cm3. Detectoarele de tip coaxial, la fabricarea cărora litiul se deplasează de la suprafața unei probe cilindrice către axa acesteia, pot avea un volum de până la 100 cm3.

Detectoare de germaniu cu p-i– n- tranzițiile trebuie operate și depozitate la temperaturi scăzute, de obicei temperaturi de azot lichid. Este imposibil să lucrați cu ele la temperatura camerei din cauza curentului ridicat de întuneric, iar depozitarea lor la o temperatură scăzută este necesară pentru a preveni procesul ireversibil al litiului care părăsește volumul detectorului. Eliberarea de litiu la suprafață este o consecință a faptului că în timpul procesului de deriva la temperatură ridicatăÎn monocristalul de germaniu este încorporat mai mult litiu decât ar trebui să fie într-o soluție de echilibru de litiu în germaniu, iar la temperatura camerei rata de precipitare a litiului din soluție este inacceptabil de mare.

Funcționarea la temperaturi scăzute în condiții de curenți de întuneric scăzut și capacitate scăzută a joncțiunii determină rezoluția record de energie ridicată a detectoarelor de germaniu cu p - i - p-tranziţie.

Detectoare de radiații cu germaniu. La detectoarele de acest tip, regiunea sensibilă este creată ca urmare a compensării donatorilor în original n-Germania prin niveluri acceptoare de defecte de radiație care apar în ea sub influență g- radiatii. Aceste defecte sunt stabile la temperatura camerei. Acest lucru implică principalul avantaj al unor astfel de detectoare față de detectoarele de derivă: pot fi depozitate la temperatura camerei. Rezoluția energetică a detectorilor de radiații cu germaniu este mai slabă decât a detectorilor de deriva (zgomotul propriu este de aproximativ 2 ori mai mare), iar grosimea regiunii sensibile este, de asemenea, mai mică, ajungând în cel mai bun caz 0,2-0,3 cm.

3.7.3. Spectrometrie de radiații

O condiție necesară pentru utilizarea detectorilor pentru măsurarea energiei particulelor este ca calea particulelor să se încadreze complet în volumul detectorului. Detectoarele cu semiconductori au relativ dimensiuni mici. Prin urmare, domeniul de aplicare este limitat la energii medii și scăzute. Detectoarele cu semiconductori au un avantaj deosebit de semnificativ atunci când înregistrează raze X și g- radiatii.

Pentru a măsura particule cu rază scurtă de acțiune (particule a, fragmente de fisiune nucleară, ioni grei), detectoare cu р–п tranziții. Pentru spectrometrie cu raze X și g - radiatia este folosita de detectoare cu p–i– n- o structură cu un volum de lucru semnificativ mai mare.

Orez. 3.17. Spectre de raze γ măsurate cu un detector semiconductor de germaniu-litiu (---) și un detector de scintilație cu un cristal Csl(Na) ()

Rezoluția energetică a detectorilor cu semiconductor în regiunea de energie medie (de ordinul a sute de kiloelectroni volți) depășește rezoluția energetică a altor detectoare (Fig. 3.17). În funcție de eficiența înregistrării cu raze X și g-radiatii depasesc radiatia gazoasa cu mai multe ordine de marime (cu acelasi volum de lucru).

Cursul 15

4. METODE OPTICE DE ÎNREGISTRARE A RADIAȚIEI IONIZANTE

4.1.Detectoare cu scintilație a radiațiilor ionizante

Metoda scintilației de detectare a particulelor este una dintre cele mai vechi și mai simple metode.

Scintilatoarele sunt substanțe care, sub influența particulelor încărcate și a radiațiilor electromagnetice, emit fotoni în partea vizibilă sau ultravioletă a spectrului.

În forma sa cea mai simplă, această metodă a fost implementată în spinthariscope Crookes (Fig. 4.1).

În vârful acului (2) este plasată o sursă de particule a - o cantitate nesemnificativă de Ra. La capătul inferior al tubului se află o sită (1) din sulfură de zinc (ZnS). Când o particulă a lovește ecranul, are loc un fulger de scintilație, pe care cercetătorul îl observă prin lentilă (3). Această metodă a fost utilizată cu succes în stadiul incipient al dezvoltării fizicii nucleare, cu ajutorul ei, au fost descoperite și studiate procesele de transformare a nucleelor ​​sub influența particulelor a.

Deoarece numărul de scintilații a fost numărat vizual, rezultatul va depinde în mare măsură de factori subiectivi: pregătirea cercetătorului, oboseală etc. Desigur, doar sursele de intensitate scăzută pot fi studiate folosind un astfel de dispozitiv. Pe măsură ce au fost dezvoltate contoare de ionizare, metoda vizuală de numărare a scintilației a fost înlocuită.

Metoda scintilației a devenit larg răspândită după crearea tuburilor fotomultiplicatoare (PMT-uri în 1948–49) - dispozitive capabile să detecteze fulgerări slabe de lumină. Acest lucru a conferit metodei un caracter obiectiv. Un contor de scintilație modern este format dintr-un scintilator și un fotomultiplicator.

Determinantă pentru succesul acestei metode a fost utilizarea scintilatoarelor din substanțe organice (naftalină, antracen etc.) și din halogenuri de metale alcaline O caracteristică favorabilă a acestor substanțe este că sunt transparente la fluorescența lor (luminescență), excitate de o particulă rapidă în drum în interiorul ecranului. Într-un scintilator, fulgerele de lumină apar nu numai sub influența particulelor încărcate, ci și sub influența g-quanta și a neutronilor, deoarece g-quanta, interacționând cu atomii, creează electroni de recul în timpul împrăștierii și neutroni, interacționând cu nucleele. , creați nuclee de recul sau particule încărcate ca rezultat al reacțiilor (n, a)-, (n, p) etc. Acest lucru a făcut posibilă aplicarea acestei metode nu numai pentru înregistrarea radiațiilor a, ci și pentru b - g -radiatii, radiatii neutronice.

Filmele subțiri (7 – 9 mg/cm2) de sulfură de zinc activată cu argint și cupru sunt folosite ca scintilatoare pentru radiația a.

Pentru înregistrarea radiației b se folosesc monocristale activate de săruri de halogenură alcaline NaI, CsI, LiI, Ca sau tungstate Cd, precum și cristale organice cu o grosime de aproximativ 1 mm.

Pentru a înregistra radiația g, puteți folosi aceleași cristale ca și pentru înregistrarea radiației b, de doar câțiva cm grosime.

Principala caracteristică a unui scintilator este eficiența conversiei - acesta este raportul dintre energia fulgerului luminii și energia absorbită în scintilator.

Dacă energia este absorbită în scintilator W, apoi numărul de fotoni emiși ( n) cu energie medie ( hvmier), este egal cu

n = W ∙ k / h ∙ n mier (4.1),

Unde k– coeficient care caracterizează randamentul de conversie al scintilatorului.

Eficiența conversiei - Aceasta este eficiența conversiei energiei radiațiilor ionizante în energia luminoasă a unui fulger de luminiscență într-un scintilator.

De obicei, spectrul fotonilor de scintilator se află în partea vizibilă a spectrului, prin urmare hvmier» 3 ev. Valori k pentru diferite scintilatoare sunt diferite, dar nu depășesc 0,3.

Eficiența fizică – raportul dintre energia fotonului și energia absorbită sau fracția de energie absorbită care este de fapt convertită în energie luminoasă fotonică.

Eficiență tehnică – raportul dintre energia fotonilor care părăsesc scintilatorul și energia absorbită – fracțiunea de energie corespunzătoare luminescenței emise (adică, care părăsesc scintilatorul).

Scintilatoarele (luminofore) cu eficiență fizică ridicată, dar puțină transparență față de propria radiație, au o eficiență tehnică scăzută. Pentru scintilatoarele utilizate în spectrometrele de scintilație sunt impuse cerințe deosebit de stricte pentru transparență. Pentru scintilatoarele utilizate în spectrometre, este important ca eficiența conversiei să nu depindă de energia radiației. Spectrul de luminescență trebuie să corespundă regiunii cu cea mai mare sensibilitate spectrală a fotomultiplicatorului. (pentru fotocatozii antimoniu-cesiu 3800–7000Å).

În cristalele organice, la înregistrarea particulelor cu ionizare specifică ridicată (particule a), se observă o scădere a k. Deci, în antracen, atunci când absorbiți o particulă b cu o energie de 5 MeV, se formează de 10 ori mai mulți fotoni decât atunci când absorbiți o particulă a cu aceeași energie

Principalele caracteristici ale unor scintilatoare sunt prezentate în Tabelul 4.1.

Tabelul 4.1

Principalele caracteristici ale unor scintilatoare

Material	Tipul de radiație	Ieșire de lumină în raport cu antracenul (prin radiație b)	Eficiența conversiei, k, % %	Timp de clipire (timpul de reducere a luminozității blițului de e ori), sec
Naftalină antracen Trans-stilbenă
Polistiren

Diagrama unui senzor de scintilație cu un fotomultiplicator este prezentată în Fig. 4.2.

Detectorul funcționează după cum urmează: o particulă care intră rapid în scintilator își excită atomii, rezultând o fulger de scintilație. Fotonii produși în scintilator, lovind fotocatodul fotomultiplicatorului, scot electronii acolo. Acești electroni intră într-un câmp electric accelerat în interiorul fotomultiplicatorului. Un electron accelerat care lovește primul dinod scoate mai mulți electroni din acesta ca rezultat al emisiei secundare. Electronii rezultați sunt din nou accelerați și lovesc al doilea dinod, unde se întâmplă același lucru etc.

Câștig general

K = Ln (4.2),

Unde L – coeficientul de emisie secundar (multiplicare pe 1 treapta) (la o tensiune de 100–120 volti pe etapa L = 3–4), n– numărul de trepte de amplificare.

Fig. 4.2 Schema unui detector de scintilație cu un fotomultiplicator.

PMT-urile utilizate în senzorii cu scintilator au 9-13 dinode și oferă K =105–1010. Deoarece PMT oferă un câștig mare, impulsul de tensiune de la rezistența de sarcină este alimentat multivibratorului, unde este amplificat, format și schimbă polaritatea, iar impulsul din circuitul anodic al multivibratorului este alimentat direct circuitului de conversie. Cascada de formare în circuitele vechi a fost efectuată pe lămpi, în altele noi - pe tranzistoare și microcircuite.

Caracteristica de funcționare a contorului a are un platou de 100-300 volți, iar la înregistrarea radiațiilor b și g nu există un platou. (Rolul constanței energiei particulelor a și absorbția sa completă în scintilator, deci aceeași mărime a impulsurilor).

Tensiunea de funcționare a contoarelor b și g de scintilație este la raportul maxim https://pandia.ru/text/78/242/images/image023_4.gif" alt=" Semnătura:" align="left" width="324" height="282">!} determinarea concentrației de elemente radioactive la suprafață,

de exemplu, în granule minerale microscopice de rocă.

Proba radiografică trebuie să aibă o suprafață plană pe care suprafața sensibilă a plăcii fotografice să fie plasată în întuneric. Timpul de expunere depinde de sensibilitatea emulsiei și de intensitatea radiației. După expunere, placa este dezvoltată și pe ea se obține o amprentă a distribuției radioelementelor. (Dacă medicamentul poate avea un efect chimic dăunător asupra emulsiei, atunci o peliculă subțire de celofan este așezată între medicament și farfurie)

Radiografia de contrast face posibilă examinarea vizuală a distribuției unui radioelement pe o suprafață mare. Pentru determinarea cantitativă se fotometrul diferite zone

Evacuarea gazelor detector hc, creând, a cărui amplitudine este proporțională. energia eliberată în volumul său, înregistrată după număr. Cu frânare completă, h-tsy în P. s. proporțiile sale energie h-tsy. Spre deosebire de camera de ionizare, lângă anodul P. s. electric E este atât de mare încât electronii primari dobândesc energie suficientă pentru ionizarea secundară. Ca urmare, vine o avalanșă de știri electronice. Se numește raportul dintre numărul total de elemente colectate și numărul lor inițial. coeficientul de amplificare a gazului M, care este mai mare, cu atât valoarea lui E/p este mai mare (p - gaz; în formare participă și ionii la puls). În P. s. De obicei se folosesc electrozi coaxiali: catodul este un cilindru, anodul este un fir subțire (10-100 microni) întins de-a lungul axei cilindrului (Fig.). Amplificarea gazului se realizează în apropierea anodului la o distanță comparabilă cu diametrul filamentului, iar restul modului în care electronii se deplasează în câmpul E fără „reproducție”. P.s., de regulă, sunt umplute cu gaze inerte cu adăugarea unei cantități mici de gaze poliatomice.

Schema proporțională contor: a - regiunea de derive a electronilor; b - regiunea de sporire a gazului.

Caracteristici tipice ale P. s.: M = 103-104 (dar poate ajunge la 106); amplitudinea impulsului = 10-2 V la electric

- capacitatea P. s. BINE. 20 pF; Dezvoltarea avalanșei are loc în = 10-9-10-8 s, însă, în momentul în care semnalul apare la ieșirea P.S. depinde de locul de trecere a particulei ionizante, adică de timpul de deplasare a electronilor primari către anod. La o rază = 1 cm și o presiune de 1 atm, timpul de răspuns al P. s. relativ la zborul h-tsy = 10-7-10-8 s ajunge la 10-6 s. P.S. sunt folosite pentru a le înregistra pe toate tipuri de negru : particule a, electroni, fragmente de fisiune ale nucleelor ​​atomice etc., precum și pentru neutroni, raze gamma și X. cuante În caz de neîncărcat se înregistrează sarcinile secundare h-ts. părți care apar în timpul procesului de creștere h-ts neutru

cu gaz care umple contorul (electroni, protoni de recul etc.).

P.S. a jucat un rol important în dezvoltarea otravii. fizica din perioada antebelica, fiind, alaturi de ionizare. camera este aproape unica. spectrometric electronic detector. La sfarsitul anilor '60. în fizică h-ts mare energii, o cameră proporțională formată din număr mare (102-103) P.s situat în același plan și adesea în același volum de gaz. Această geometrie permiteînregistrare

în individ P. s. determina locatia pasajului. Distanța dintre filamentele anodului adiacente. =1-2 mm, distanta dintre planurile anod si catod =1 cm, timp de rezolutie =10-7 s. Dezvoltarea microelectronicii și implementarea în experimente. tehnologia a făcut posibilă crearea unor camere formate din zeci de mii de fire conectate la un computer, care reține și procesează toate informațiile din proporții. camere de luat vederi. O astfel de cameră este atât un detector de mare viteză, cât și un detector de urmărire.

În anii 70 A apărut o cameră cu drift, în care deriva electronilor care precedă formarea unei avalanșe este folosită pentru a măsura coordonatele locului de trecere a unui obiect. Anozi și catozi alternativi separat. P.S. intr-un plan si prin masurarea timpului de deriva al filetelor se poate masura locul trecerii firului prin camera cu mare precizie (=0,1 mm) cu numarul de fire = de 10 ori mai mic decat in proportie. aparat de fotografiat. P.S. folosit ca otravă. fizica si fizica h-ts

energii mari (în experimente la acceleratoare și în raze cosmice), precum și în astrofizică, geologie, arheologie etc. Cu ajutorul PS instalat pe Lunokhod-1, folosind spectrul de raze X. fluorescența a fost produsă prin chimicale. analiza elementară a suprafeței Lunii. Fizic dicţionar enciclopedic. . 1983 .

Evacuarea gazelor . - M.: Enciclopedia Sovietică particule care creează un semnal, a cărui amplitudine este proporțională cu energia eliberată în volumul său de către particula detectată. Cu decelerare completă a particulei în volumul P. s. amplitudinea semnalului este proporțională cu energia particulei, adică P.s. este, de asemenea, un spectrometru. PS, la fel ca și celelalte cu descărcare în gaz, este un volum de gaz (de la câțiva cm 3 la câțiva litri) cu 2 electrozi. Din design camera de ionizare P.S. se distinge prin forma anodului sub formă de fir subțire sau vârf pentru a asigura o tensiune electrică semnificativ mai mare în apropierea anodului. câmpuri decât în ​​restul spațiului dintre anod și catod. Naib. Cilindricele sunt comune. PS, unde catodul este metal. un cilindru (corp metru), în interiorul căruia este întins axial un fir subțire - anodul (Fig. 1).

Orez. 1. Schema unui contor proporțional: Și - sursă de particule.

Încărca o particulă cu energie se creează într-un gaz n 0 =/W electron-ion, unde - ionizarepierderi onale energia particulelor, W- Mier formarea unei perechi electron-ion. Impulsul de curent (tensiune) care apare la rezistența L este proporțional cu pulsul (1-100 mV) și este amplificat și trimis către un dispozitiv electronic de înregistrare (analizare sau stocare).

Boost de gaz. Electroni primari formați prin sarcină. particule ca urmare a ionizării gazului sub influența electricității. câmpurile se deplasează spre anod, ciocnindu-se în mod repetat cu atomii pe parcurs (Fig. 2). Aceste ciocniri sunt parțial inelastice, deoarece pierd electroni. parte din energia lor și nu pot obține suficientă energie pentru a ioniza atomii de gaz (20-30 eV). În cilindric P.S. electric domeniu E~, unde este distanța dintre particule și fir (Fig. 3). Prin urmare, există consecvență între cele două. ciocniri, electronii care se apropie de anod primesc valori cinetice din ce în ce mai mari. energie, iar la o anumită distanță de filament energia devine suficientă pentru ionizare. Electronii secundari rezultați, împreună cu cei primari, participă la ionizarea ulterioară în avalanșă a gazului (amplificarea gazului). Coef. boost de gaz M- raportul dintre numărul de electroni care sosesc pe filament și numărul de electroni primari. Forma avalanșei electron-ion din apropierea anodului depinde puternic de valoare M: la 10< M< 100 avalanșa ia forma unei picături în direcția de sosire a electronilor la anod; la 10 2<M<10 4 . avalanșa devine în formă de inimă, alungită în direcția de sosire a electronilor; la M>10 4 avalanșa acoperă complet anodul - apoi proporționalitatea dintre n 0 și amplitudinea semnalului. Dimensiunea avalanșei de-a lungul anodului de sârmă crește odată cu creșterea M de la fracţiuni de mm la mai multe. mm.

Orez. 2. Mecanismul de funcționare al contorului proporțional: - zona de derive a electronilor primari - zona de avalanșă;

În timpul coliziunilor, se formează și atomi excitați, care sunt „evidențiați” (radiație UV) pentru un timp de ~10 -8 s. Energia fotonului depășește aproape întotdeauna functia de lucru electronii de pe suprafața catodului, prin urmare, fotoelectronii rupți (cu o probabilitate de ~10 -4) se deplasează și ei la anod, complicând imaginea de descărcare și formând o serie de avalanșă - un lanț de impulsuri amortizat secvențial distanțat unul de celălalt în timpul derivarea electronilor de la catod la anod. Emisia de fotoelectroni poate fi slăbită dacă, pe lângă gazele inerte (Ar, Kr, Xe), se introduc în compoziţia gazului şi gaze poliatomice (CH 2, C 2 H 2, CO 2 etc.) care absorb radiaţia UV. Deoarece electronii absorb gazele și vaporii cu afinitate electronică (O 2, H 2 O, halogeni), atunci ei se află într-un amestec de P. s. ar trebui să fie min. cantitate (O 2 ~10 -5 cm 3).

Dacă neglijăm influența încărcăturii spațiale asupra avalanșei din pozitiv. ioni, lipirea electroni și emisie de fotoelectroni, atunci

unde este numărul de ionizare. ciocnirile de electroni pe o cale de 1 cm (primul coeficient Townsend), depinde de intensitatea câmpului E, presiunea r și tipul de gaz. În aproximarea Rose-Korff, unde a = NK (K- caracteristicile gazului, N- densitatea gazului, - energia electronilor),

Aici C=- capacitatea contorului pe unitatea de lungime, - tensiunea pe electrozi, - tensiunea corespunzătoare începutului avalanșei. La

(Fig. 4). Datorită statisticilor natura procesului de avalanșă Vc nu este o caracteristică clară a lui P. s., prin urmare Vc determinată de intersecţia secţiunii drepte a dependenţei lnM(F 0) cu axa absciselor. Relația liniară continuă până la M~ 10 4 . Odată cu o creștere suplimentară a F 0, dependența încetează să fie liniară (în principal datorită influenței emisiei fotoelectronilor și încărcăturii spațiale a ionilor).

Regiune M~ 10 4 -10 6 apelat. zonă de proporționalitate limitată. Mare M poate duce la defectare (Fig. 5). Pentru a preveni defectarea, se folosesc impurități de stingere - organice. gaze (CH 4, propan, izobutan, C 2 H 5 OH, metilal etc.), care au o secțiune transversală mare pentru fotoabsorbție, disociere și transfer de excitare la o moleculă complexă. Aditiv organic gazul stabilizează procesul de amplificare a gazului pe o gamă largă V 0 , deși tensiunea în sine necesară pentru necesar M, crește.

Formarea semnalului. Contribuția la amplitudinea pulsului datorită mișcării ionilor primari și a electronilor este mică.

Timp de dezvoltare a avalanșelor<10 -9 с, однако вследствие того, что электроны в лавине проходят сравнительно малые расстояния (большинство электронов рождаются только на последних стадиях лавины), вклад электронной в полную амплитуду импульса 10%. Положит. ионы, большинство к-рых расположено от поверхности нити на расстоянии ср. пробега электронов в лавине (15 мкм), после окончания лавины начинают двигаться к катоду, индуцируя изменение потенциала на нём во времени t:

Aici e- sarcina electronilor, - mobilitatea ionilor (vezi. Mobilitate electroni și ioni), n 0- numărul de ioni primari. Valoarea DV, cauzată de mișcarea ionilor, crește mai întâi liniar, apoi logaritmic; atinge max. valori (DV max = emp 0 / C) in momentul sosirii îi va odihni pe toată lumea. ioni după (15)·10 -3 s din momentul formării avalanşei (Fig. 6). Pulsul atinge jumătate din valoarea maximă în (15) 10 -6 s, prin urmare, pentru a obține o rezoluție în timp mare, circuitele de intrare ale amplificatorului sunt lanțuri de diferențiere (= RC) sau linii de întârziere. Astfel, în cazul unei traiectorii de particule (de pistă) paralelă cu anodul, este posibil să se obțină impulsuri cu o durată< 10 -7 с. При произвольной ориентации трека ширина импульса определяется разностью во временах дрейфа первичных электронов от начала (O) și sfârșit ( ÎN) cale până la anod (Fig. 2). Acești timpi pot ajunge la 0,1-10 µs. Timpul de întârziere al impulsului la ieșirea PS este de aceeași ordine. din momentul ionizării primare, ceea ce limitează posibilitățile de utilizare a P. s. V metoda potrivirilor.

Orez. 6. Dezvoltarea temporală a semnalului la diferite .

Rezoluție energetică. Statistic în număr de ioni primari n 0, precum și fluctuațiile M„ estompați ” amplitudinea impulsurilor și determinați energia maximă realizabilă. permisiunea P. s. (aceste componente au dimensiuni aproximativ egale între ele). Energie rezoluția este exprimată aproximativ prin relație

O creștere a răspândirii amplitudinii pulsului poate fi cauzată de imperfecțiunile structurale, ceea ce duce la denaturarea distribuției electrice. câmpuri la anod și max. Ceea ce este important este consistența în lungimea P. s., de exemplu. 1 µm poate provoca o raspandire a amplitudinii de ~50%. Influență mare asupra energiei. rezoluția este determinată de stabilitatea lui V 0 (0,05%) și de puritatea gazului. Pentru gazele inerte, CO 2 , CH 4 etc., atașarea electronilor nu este observată, dar prezența este chiar nesemnificativă. cantitate (<0,1%) электроотрицат. молекул Н 2 О, СО, О 2 , С 2 и т. д. приводит к значит. ухудшению энергетич. разрешения, т. к. амплитуда импульса становится зависимой от места образования первичных электронов. Добавки нек-рых газов с потенциалом ионизации, меньшим потенциала ионизации осн. газа, могут приводить к уменьшению ср. энергии, затраченной на образование пары ионов, следовательно к улучшению разрешения.

Caracteristici temporale. Max. înregistrare P. s. depinde de presiunea și compoziția amestecului de gaz și de grosimea firului anodic. La rate mari de înregistrare, avalanșa de electroni formată în sarcina spațială nerelaxată din avalanșa anterioară este slăbită. Această atenuare este distribuită după o lege aleatorie și determină nu numai o scădere a amplitudinii impulsurilor, dar și deteriorează energia. permisiune. La M=10 4 10 5 max. rata de numărare este 10 5 - 10 6 s -1. Pentru P. s. Este practic imposibil de indicat un moment în care nu ar reacționa deloc. Această împrejurare permite utilizarea P. s. pentru detectarea radiațiilor de mare intensitate. În acest caz, este adesea suficient să înregistrați nu un departament. impulsuri și ionul mediu folosind circuite integratoare.

Aplicație. Eficiența P. s. la particule a, fragmente de fisiune nucleară, protoni, electroni și g-quanta moale este aproape de 100%. Pentru a înregistra aceste particule în P. mica sau organic. filme Uneori sursa de radiații este plasată în interiorul volumului P. s. Pentru inregistrare si cu energii de pana la 1 MeV se folosesc fotovoltaici. presiune mare (până la r = 150 atm) în mag. domeniu. Măsurarea energiei g-quanta este asociată cu efectul fotoelectric din gazul de umplere. Pentru până la 1020 keV, eficiența P. s. 80%, iar pentru cele mai mari este nevoie de Xe (Fig. 7; vezi radiații gamma).

Când cercetăm razele cosmice creați zone mari de înregistrare. Folosind rezoluția temporală ridicată a PS, este posibil să distingem o particulă de mai multe. particulele de furtună care trec prin P. s.

Orez. 7. Diferenţială de amplitudine a unui contor proporţional umplut cu Xe, pe frecvenţa radiaţiei caracteristice Cu şi o sursă de 241 Am.

Fluctuațiile mari în formarea electronilor d nu permit obținerea de energie bună. rezoluție din cote mici de energie rămase în P. s. particulă rapidă.

Pentru înregistrarea neutronilor P. s. umplut cu gaze 3 He sau 10 BF 3. Neutronii sunt capturați de nucleele de 3 He și 10 V cu eliberarea ulterioară a sarcinii din ei. particule cu o energie de aproximativ 1 MeV. Ionizarea acestor particule este de multe ori mai mare decât ionizarea de la g-quanta, care sunt prezente constant în fluxurile de neutroni. Astfel, prin introducerea discriminării de amplitudine, este posibil să se realizeze complet P. s. insensibil la fundalul g. Pentru neutroni cu o energie de ~10 keV folosind P. s. le puteți măsura energia prin mărimea deplasării vârfului în diferența de amplitudine. spectrul de captare a neutronilor de către un nucleu de 3 He sau de mărimea impulsurilor de la nucleele de recul atunci când contorul este umplut cu gaze ușoare H 2 sau 4 He (vezi. detectoare de neutroni).

P.S. folosit pentru a măsura bătăile mici. activități. Din Contor Geiger se distinge prin capacitatea sa de a elibera energie monoenergetică. linii din dep. radionuclizi pe fundalul unui fundal distribuit continuu într-o gamă largă de energie. interval de la 1 la 10 3 keV.

Ca spectrometru P. s. inferior detectoare cu semiconductori, cu toate acestea, fiabilitatea și simplitatea fac posibilă utilizarea acestuia dacă nu este necesară o energie ridicată. permisiune. P.S. vă permite să lucrați în regiunea energetică de ~ 0,2 keV, unde nu este aplicabil. Comparativ cu detector de scintilație P.S. are cea mai bună energie. rezoluție, mai mică, insensibilă la câmpurile magnetice. domeniu. P.S. funcționează în intervalul de temperatură ~10-10 3 K.

P.S. folosit la studiu dezintegrare beta nuclei (estimări de masă), studiul structurii fine a spectrului, stările izomerice ale nucleelor ​​(vezi. izomerie nucleară), la detectarea captării nucleare L-electron (vezi captură electronică), studiul vârfurilor slabe de conversie (vezi Conversie internă) și în alte cazuri. De asemenea, este folosit în astrofizică, arheologie, geologie, medicină etc. Nek-roi industrial. aplicarea se bazează pe dependența descărcării avalanșei de intensitatea câmpului la anod și de puritatea gazului de umplere (controlul diametrului și calității suprafeței microdrivelor, analizor de gaz în cromatografie în gaze etc.). Cu ajutorul P. s. instalat pe Lunokhod-1. prin raze X fluorescență, a fost efectuată o analiză elementară a substanței suprafeței lunare. Lit.: Rice-Evans P., Spark, streamer, proportional and drift chambers, L., 1974; Sau1i F., Principles of operation of multiwire proportional and drift chambers, Gen., 1977; 3anevsky Yu V., Detectoare de sârmă de particule elementare, M., 1978; Sanada J., Creșterea avalanșei despre firul anodic într-un contor de gaz, „Nucl. Instr. and Meth.”, 1982, v. 196, p. 23; Sau1i F., Basic processes in time-projection like detectors, în cartea: Time projection chamber 1st workshop., Vancouver, 1983, N. Y., 1984; Intenții de ionizare în fizica energiilor înalte, M., 1988. A. P. Strelkov, B. Sitar.

Enciclopedie fizică. În 5 volume. - M.: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prohorov. 1988 .

• Wikipedia

contor proportional- Un contor de descărcare de gaze care funcționează într-un mod de descărcare de gaz neauto-susținut, în care sarcina din impuls este proporțională cu ionizarea primară, iar coeficientul de câștig al gazului este mai mare decât unitatea și nu depinde de ionizarea primară. [GOST 19189 73]… … Ghidul tehnic al traducătorului

contor proportional- proporcingasis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. contrar proporţional vok. Proportionalzähler, m rus. contor proportional, m pranc. compteur proportionnel, m … Automatikos terminų žodynas

contor proportional- Detector care utilizează amplificarea proporțională cu gaz a ionizării inițiale... Dicţionar explicativ terminologic politehnic – reprezintă un aparat folosit pentru a determina cantitatea totală de energie trecută printr-o anumită perioadă de timp până la locul de consum. E. energia (munca) cheltuită într-un anumit timp este determinată de produsul E. putere... ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Observatorul de astronomie de înaltă energie) HEAO2/Observator numit după. Organizația Einstein ... Wikipedia

Instrumente pentru înregistrarea particulelor atomice și subatomice. Pentru ca o particulă să fie detectată, aceasta trebuie să interacționeze cu materialul detectorului. Cele mai simple detectoare (contoare) înregistrează doar faptul că o particulă lovește detectorul; Mai mult... ... Enciclopedia lui Collier

Care este proporțională cu energia particulei detectate pierdută în volum din cauza ionizării. O particulă încărcată care trece printr-un gaz de umplere. pp., creează perechi ion-electron de-a lungul traseului său, al căror număr depinde de energia pierdută de particule în gaz. Când particula din P. este complet decelerată. impulsul este proporțional cu energia particulei. Ca și în camera de ionizare, sub influența unui câmp electric, electronii se deplasează la anod, ionii se deplasează la catod. Spre deosebire de camera de ionizare din apropierea anodului P. s. câmpul este atât de puternic încât electronii dobândesc energie suficientă pentru ionizarea secundară. Ca rezultat, în locul fiecărui electron primar, la anod ajunge o avalanșă de electroni, iar numărul total de electroni colectați la anodul PS este de multe ori mai mare decât numărul de electroni primari. Raportul dintre numărul total de electroni colectați și numărul inițial se numește coeficient de câștig de gaz (ionii participă și ei la formarea pulsului). În P. s. De obicei, catodul este un cilindru, iar anodul este un fir de metal subțire (10-100 microni) întins de-a lungul axei cilindrului (vezi figura). Amplificarea gazului se realizează în apropierea anodului la o distanță comparabilă cu diametrul filamentului, iar restul modului în care electronii se deplasează sub influența câmpului fără „reproducție”. P.S. umplut cu gaze inerte (gazul de lucru nu trebuie să absoarbă electronii în derivă) cu adăugarea unei cantități mici de gaze poliatomice care absorb fotonii generați în avalanșe. Caracteristici tipice ale P. s.: coeficientul de câștig al gazului Contor proporțional 103-104 (dar poate ajunge la 106 sau mai mult); amplitudine puls Contor proporţional 10-2 V cu capacitate P. s. aproximativ 20 pf; Dezvoltarea avalanșei are loc într-o perioadă de timp de 10-9-10-8 secunde Totuși, în momentul în care semnalul apare la ieșirea P. s. depinde de locul de trecere a particulei ionizante, adică de la timpul de deplasare a electronilor la filament. Cu o rază a contorului proporțional de 1 cm și o presiune a contorului proporțional de 1 atm, timpul de întârziere al semnalului în raport cu trecerea particulei contorului proporțional este de 10-6 sec. Conform rezoluției energetice a lui P. s. superior unui contor de scintilație, dar inferior unui detector cu semiconductor. Cu toate acestea, P. s. vă permit să lucrați în regiunea energetică este atât un spectrometru de mare viteză, cât și un detector de urmărire. În anii 70 a apărut o cameră de deriva, în care deriva de electroni care precede formarea unei avalanșe este folosită pentru a măsura locația trecerii unei particule. Alternarea anozilor și catozilor individuali P. s. într-un plan și prin măsurarea timpului de deplasare a electronilor, este posibil să se măsoare locația particulei care trece prin cameră cu mare precizie (Contor proporțional 0,1 mm) cu un număr de fire de 10 ori mai mic decât în ​​camera proporțională. P.S. sunt folosite nu numai în fizica nucleară, ci și în fizica razelor cosmice, astrofizică, tehnologie, medicină, geologie, arheologie etc. De exemplu, cu ajutorul P. s-ului instalat pe Lunokhod-1. O analiză chimică elementară a substanței suprafeței lunare a fost efectuată folosind fluorescența cu raze X. Lit.: Veksler V., Groshev L., Isaev B., Metode de ionizare pentru studiul radiațiilor, . - L., 1949; Principii și metode de înregistrare a particulelor elementare, trans. din engleză, M., 1963; Kalașnikov. I., Kozodaev M.S., Detectori de particule elementare, M., 1966 (Metode experimentale de fizică nucleară, . 1). V. S. Kaftanov, . V. Strelkov.

energia particulei detectate pierdută în volum din cauza ionizării. O particulă încărcată care trece printr-o umplutură de gaz Contor proporțional, creează perechi ion-electron de-a lungul traseului său, al căror număr depinde de energia pierdută de particule în gaz. Când particulele sunt complet decelerate în Contor proporțional impulsul este proporțional cu energia particulei. Ca în camera de ionizare , sub influența unui câmp electric, electronii se deplasează la anod, ionii - la catod. Spre deosebire de camera de ionizare din apropierea anodului Contor proporțional câmpul este atât de puternic încât electronii dobândesc energie suficientă pentru ionizarea secundară. Ca urmare, în loc de fiecare electron primar, o avalanșă de electroni vine la anod și numărul total de electroni colectați la anod. Contor proporțional, de multe ori mai mare decât numărul de electroni primari. Raportul dintre numărul total de electroni colectați și numărul inițial se numește coeficient de câștig de gaz (ionii participă și ei la formarea pulsului). ÎN Contor proporțional De obicei, catodul este un cilindru, iar anodul este un subțire (10-100 µm) filet metalic întins de-a lungul axei cilindrului (vezi. orez. ). Amplificarea gazului se realizează în apropierea anodului la o distanță comparabilă cu diametrul filamentului, iar restul modului în care electronii se deplasează sub influența câmpului fără „reproducție”. Contor proporțional umplut cu gaze inerte (gazul de lucru nu trebuie să absoarbă electronii în derivă) cu adăugarea unei cantități mici de gaze poliatomice care absorb fotonii generați în avalanșe.

Caracteristici tipice Contor proporțional: coeficient de câștig de gaz ~ 10 3 -10 4 (dar poate ajunge la 10 6 sau mai mult); amplitudinea pulsului ~ 10 -2 V cu capacitate Contor proporțional aproximativ 20 PKF; Dezvoltarea unei avalanșe are loc într-un timp de ~ 10 -9 - 10 -8 sec, insa, in momentul in care semnalul apare la iesire Contor proporțional depinde de locul de trecere a particulei ionizante, adică de timpul de deplasare a electronilor către filament. La raza ~1 cmși presiunea ~ 1 ATM timpul de întârziere a semnalului în raport cu zborul particulelor ~ 10 -6 sec. Conform autorizatiei energetice Contor proporțional superior contor de scintilații , dar inferior detector cu semiconductor. Cu toate acestea Contor proporțional vă permit să lucrați în domeniul energiilor< 1 kev, unde detectoarele cu semiconductor nu sunt aplicabile.

Contor proporțional sunt folosite pentru înregistrarea tuturor tipurilor de radiații ionizante. Sunt Contor proporțional a inregistra a - particule, electroni, fragmente de fisiune nucleară etc., precum și pentru neutroni, cuante gamma și cu raze X. În acest din urmă caz, se folosesc procese de interacțiune cu neutroni, g - și cuante de raze X cu gaz care umple contorul, în urma cărora s-au înregistrat Contor proporțional particulele încărcate secundare (vezi Detectoare de neutroni ). Contor proporțional a jucat un rol important în fizica nucleară în anii 30 și 40. al XX-lea, fiind, alături de camera de ionizare, practic singurul detector spectrometric.

A doua naștere Contor proporțional primit în fizica particulelor de înaltă energie la sfârșitul anilor '60. sub forma unei camere proporționale formată dintr-un număr mare (10 2 -10 3) Contor proporțional, situat în același plan și în același volum de gaz. Un astfel de dispozitiv permite nu numai măsurarea ionizării unei particule în fiecare contor individual, ci și înregistrarea locației trecerii acesteia. Parametri tipici ai camerelor proporționale: distanța dintre filamentele anodului adiacent ~ 1-2 mm, distanta dintre planurile anod si catod ~1 cm; timp de rezoluție ~ 10 -7 sec. Dezvoltare microelectronica iar introducerea computerelor în tehnologia experimentală a făcut posibilă crearea unor sisteme formate din zeci de mii de fire individuale conectate direct la un computer, care stochează și prelucrează toate informațiile din camera proporțională. Astfel, este atât un spectrometru de mare viteză, cât și un detector de urmărire.

În anii 70 a apărut o cameră de deriva, în care deriva de electroni care precede formarea unei avalanșe este utilizată pentru a măsura locația trecerii unei particule. Anozi și catozi alternativi individuali Contor proporționalîntr-un plan și prin măsurarea timpului de deplasare a electronilor, este posibil să se măsoare locația particulei care trece prin cameră cu mare precizie (~ 0,1). mm) cu numărul de fire de 10 ori mai mic decât în ​​camera proporțională. Contor proporțional sunt folosite nu numai în fizica nucleară, ci și în fizică razele cosmice , astrofizică, tehnologie, medicină, geologie, arheologie etc. De exemplu, folosind cel instalat pe Lunokhod-1 Contor proporțional O analiză chimică elementară a substanței suprafeței lunare a fost efectuată folosind fluorescența cu raze X.

Lit.: Veksler V., Groshev L., Isaev B., Metode de ionizare pentru studierea radiațiilor, M. - L., 1949; Principii și metode de înregistrare a particulelor elementare, trans. din engleză, M., 1963; Kalashnikova V.I., Kozodaev M.S., Detectori de particule elementare, M., 1966 (Metode experimentale ale fizicii nucleare, [partea 1]).

V. S. Kaftanov, A. V. Strelkov.

Articol despre cuvântul „ Contor proporțional„în Marea Enciclopedie Sovietică a fost citită de 4801 de ori

Contor proporțional

Dezavantajul camerei de ionizare este curenții foarte mici. Acest dezavantaj al camerei de ionizare este depășit în detectoarele de ionizare amplificate cu gaz. Acest lucru face posibilă detectarea particulelor cu energie< 10 кэВ, в то время как сигналы от частиц таких энергий в ионизационных камерах "тонут" в шумах усилителя.
Amplificarea cu gaz este o creștere a numărului de încărcări libere în volumul detectorului datorită faptului că electronii primari în drumul lor către anod în câmpuri electrice mari dobândesc energie suficientă pentru ionizarea prin impact a atomilor neutri ai mediului de lucru al detectorului. . Noii electroni care apar în acest caz reușesc, la rândul lor, să dobândească energie suficientă pentru ionizare prin impact. Astfel, o avalanșă de electroni în creștere se va deplasa spre anod. Această „autoamplificare” a curentului de electroni (coeficient de amplificare a gazului) poate ajunge la 10 3 -10 4. Acest mod de operare corespunde numărător proporțional (camera). Denumirea reflectă faptul că în acest dispozitiv amplitudinea impulsului de curent (sau încărcarea totală colectată) rămâne proporțională cu energia cheltuită de particula încărcată pe ionizarea primară a mediului detector. Astfel, contorul proporțional este capabil să îndeplinească funcțiile unui spectrometru, precum o cameră de ionizare. Rezoluția energetică a contoarelor proporționale este mai bună decât cea a contoarelor cu scintilație, dar mai proastă decât cea a contoarelor cu semiconductor.
Din punct de vedere structural, un contor proporțional este de obicei realizat sub forma unui condensator cilindric cu un anod sub forma unui fir subțire de metal de-a lungul axei cilindrului (Fig. 1), care oferă o putere a câmpului electric în apropierea anodului care este semnificativ. mai mare decât în ​​restul zonei detectorului. Cu o diferență de potențial între anod și catod de 1000 volți, intensitatea câmpului în apropierea filamentului anodului poate ajunge la 40.000 volți/cm, în timp ce la catod este egală cu sute de volți/cm.

Dacă diferența de potențial dintre anod și catod este crescută și coeficientul de câștig al gazului este crescut la valori > 10 4, atunci proporționalitatea dintre energia pierdută de particule în detector și mărimea impulsului de curent începe să scadă. dărâma. Dispozitivul intră în modul de proporționalitate limitată și nu mai poate fi folosit ca spectrometru, ci doar ca contor de particule.
Rezoluția în timp a contorului proporțional poate ajunge la 10 -7 s.
Contoarele proporționale sunt folosite pentru a înregistra particulele alfa, beta, protonii, razele gamma și neutronii. Contoarele proporționale sunt cel mai adesea umplute cu heliu sau argon. La înregistrarea particulelor încărcate și a quantelor gamma, ferestrele de intrare subțiri sunt folosite pentru a evita pierderea de energie de către particule înainte de înregistrare. Uneori sursa este plasată în volumul contorului. Eficiență de detectare a cuantelor gamma moi cu energie< 20 кэВ >80%. Pentru a crește eficiența înregistrării cuantelor gamma mai energetice, se utilizează xenon.
La înregistrarea neutronilor, contoarele proporționale sunt umplute cu 3 He sau 10 gaze BF 3. Reacții utilizate