Пропорційний лічильник
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Пропорційний лічильник

Пропорційний лічильник, газорозрядний прилад для реєстрації іонізуючих випромінюванні, що створює сигнал, амплітуда якого пропорційна енергії реєстрованої частки, що втрачається в його об'ємі на іонізацію. Заряджена частка, проходячи через газ, що наповнює П. с., створює на своїй дорозі пари іон — електрон, число яких залежить від енергії, терямой часткою в газі. При повному гальмуванні частки в П. с. імпульс пропорційний енергії частки. Як і в іонізаційній камері, під дією електричного поля електрони рухаються до анода, іони — до катода. На відміну від іонізаційної камери поблизу анода П. с. поле настільки велике, що електрони набувають енергії, достатньої для вторинної іонізації. В результаті замість кожного первинного електрона на анод приходить лавина електронів і повне число електронів, зібраних на аноді П. с., у багато разів перевищує число первинних електронів. Відношення повного числа зібраних електронів до первинної кількості називається коефіцієнтом газового посилення (у формуванні імпульсу беруть участь також і іони). У П. с. зазвичай катодом служить циліндр, а анодом — тонка (10—100 мкм ) металева нитка, натягнута по осі циліндра (див. мал. ). Газове посилення здійснюється поблизу анода на відстані, порівнянному з діаметром нитки, а вся остання дорога електрони дрейфують під дією поля без «розмноження». П. с. заповнюють інертними газами (робочий газ не повинен поглинати електрони, що дрейфують) з додаванням невеликої кількості багатоатомних газів, які поглинають фотони, що утворюються в лавині.

загрузка...

  Типові характеристики П. с.: коефіцієнт газового посилення ~ 10 3 —10 4 (але може досягати 10 6 і більше); амплітуда імпульсу ~ 10 -2 в при ємкості П. с. близько 20 пкф ; розвиток лавини відбувається за час ~ 10 -9 10 -8 сік, проте момент появи сигналу на виході П. с. залежить від місця проходження іонізующей частки, тобто від часу дрейфу електронів до нитки. При радіусі ~ 1 см і тиску ~ 1 атм час запізнювання сигналу відносно прольоту частки ~ 10 -6 сек. По енергетичному дозволу П. с. перевершує сцинтиляційний лічильник, але поступається напівпровідниковому детектору . Проте П. с. дозволяють працювати в області енергій < 1 кев , де напівпровідникові детектори непридатні.

  П. с. використовуються для реєстрації всіх видів іонізуючих випромінювань. Існують П. с. для реєстрації a - часток, електронів, уламків ділення ядер і т.д., а також для нейтронів, гамма- і рентгенівських квантів. У останньому випадку використовуються процеси взаємодії нейтронів, g - і рентгенівських квантів з газом, що наповнює лічильник, в результаті яких утворюються реєстровані П. с. вторинні заряджені частки (див. Нейтронні детектори ). П. с. зіграв важливу роль в ядерній фізиці 30—40-х рр. 20 ст, будучи поряд з іонізаційною камерою практично єдиним спектрометричним детектором.

  Друге народження П. с. отримав у фізиці часток високих енергій в кінці 60-х рр. у вигляді пропорційної камери, що складається з великого числа (10 2 —10 3 ) П. с., розташованих в одній плоскості і в одному газовому об'ємі. Такий пристрій дозволяє не лише вимірювати іонізацію частки в кожному окремому лічильнику, але і фіксувати місце її проходження. Типові параметри пропорційних камер: відстань між сусідніми анодними нитками ~ 1—2 мм, відстань між анодною і катодною плоскістю ~1 см ; вирішуючий час ~ 10 -7 сек. Розвиток мікроелектроніки і впровадження в експериментальну техніку ЕОМ(електронна обчислювальна машина) дозволили створити системи, що складаються з десятків тис. окремих ниток, сполучених безпосередньо з ЕОМ(електронна обчислювальна машина), яка запам'ятовує і обробляє всю інформацію від пропорційної камери. Т. о., вона є одночасно швидкодіючим спектрометром і трековим детектором.

  В 70-х рр. з'явилася дрейфова камера, в якій для виміру місця прольоту частки використовується дрейф електронів, передуючий утворенню лавини. Чергуючи аноди і катоди окремих П. с. в одній плоскості і вимірюючи час дрейфу електронів, можна виміряти місце проходження частки через камеру з високою точністю (~ 0,1 мм ) при числі ниток в 10 разів менше, ніж в пропорційній камері. П. с. застосовуються не лише в ядерній фізиці, але і у фізиці космічних променів, астрофізиці, в техніці, медицині геології, археології і т.д. Наприклад, за допомогою встановленого на «Місяцеході-1» П. с. по рентгенівській флюоресценції вироблявся хімічний елементний аналіз речовини поверхні Луни.

  Літ.: Векслер Ст, Грошев Л., Ісаєв Би., Іонізаційні методи дослідження випромінювань, М. — Л., 1949; Принципи і методи реєстрації елементарних часток, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1963; Калашникова Ст І., Козодаєв М. С., Детектори елементарних часток, М., 1966 (Експериментальні методи ядерної фізики [ч. 1]).

  Ст С. Каптанів, А. Ст Стрільців.

Схема пропорційного лічильника : а — область дрейфу електронів; би — область газового посилення.