Механизм разряда

Несамогасящиеся счетчики

Чувствительность счетчика

Широкое распространение, которое получили счетчики, обусловлено их большой чувствительностью. Если с помощью ионизационных камер мы можем измерять интенсивность излучения, вызывающего токи 10^‒14 – 10^‒15 А, то счетчик дает возможность измерять токи порядка 10^‒20А. Такому току соответствует появление в счетчике всего нескольких электронов в минуту (естественно, что колебания фона должны быть меньше измеряемой величины).

В некоторых случаях (при применении специальных схем совпадений) с помощью счетчиков можно обнаружить прохождение одного быстрого электрона одновременно через три счетчика даже тогда, когда это событие происходит реже, чем через час. Поскольку самостоятельный разряд возникает в счетчике в том случае, если в объеме счетчика появится хотя бы один электрон, то с помощью этих счетчиков можно зарегистрировать отдельные g-кванты.

Несамогасящиеся счетчики заполнены аргоном или гелием с небольшой добавкой водорода – 1-2 %. до давления, равного примерно ¹/₃ нормального. До появления ионизирующей частицы счетчик представляет собой емкость, заряженную до потенциала высоковольтного выпрямителя (источника питания).

После прохождения через объем счетчика заряженной частицы электроны и ионы устремляются к соответствующим электродам. Нить счетчика всегда заряжена положительно. Вблизи нити электроны попадают в поле большой напряженности. Возникает электронно-фотонная лавина. Фотоны практически не поглощаются в газе и попадают на катод. За счет внешнего фотоэффекта на катоде в объем счетчика попадают электроны, которые под действием электрического поля устремляются к нити, также образуя электронно-фотонные лавины.

Этот процесс повторяется многократно, в результате чего разряд захватывает счетчик по всей длине. Подвижность электронов на три порядка больше подвижности ионов, поэтому электроны собираются к нити за время, в течение которого ионы практически не успевают сдвинуться с места своего образования. Вблизи нити образуется положительный пространственный заряд. Этот заряд уменьшает электрическое поле вблизи нити, что приводит к затуханию электронно-фотонных лавин. На этом электронные процессы в счетчике не заканчи­ваются, так как положительные ионы, подходя к катоду, вырывают с его поверхности электроны, которые под действием электрического поля устремляются к нити.

На катоде: Ar + ℮ ® Ar^* E^* = 15,7 – 4,5 = 11,2 эВ,

где 15,7 – энергия ионизации аргона;

4,5 – работа выхода электрона из меди.

Если энергия возбуждения превышает в 2 раза работу выхода электронов, то возможно вырывание вторичного электрона.

Дальнейшее зависит от того, восстановится или нет потенциал нити до прежнего значения к моменту подхода к ней электронов. Если потенциал нити примет значение, при котором возможна ударная ионизация, то электроны вызовут электронно-фотонные лавины, и все процессы в счетчике будут повторяться. В счетчике возникнет разряд, состоящий из отдельных импульсов, следующих один за другим. Каждый такой импульс начинается с электронно-фотонной лавины. Разряд в счетчике будет продолжаться до тех пор, пока будет восстанавливаться необходимое для этого напряжение. Если к моменту подхода положительных ионов к катоду потенциал нити станет меньше потенциала, при котором возможно образование электронно-фотонных лавин, то разряд в счетчике прекратится. Чтобы это произошло, можно либо воспользоваться схемой гашения, уменьшающей разность потенциалов между электродами счетчика после первой стадии разряда, либо включить резистор с большим сопротивлением в цепь счетчика, который будет препятствовать быстрому восстановлению потенциала нити до первоначального значения (постоянная времени RC должна быть больше времени дрейфа положительных ионов от нити к катоду, т.е. по порядку величины 10^‒3-10^‒2 с).

Дата добавления: 2014-01-14