(一)氣體探測器
主要包括電離室、正比計數(shù)管、蓋革-彌勒計數(shù)管。γ射線探測儀氣體探測器電離室的主體由一對電極構成,兩極間充以空氣或其他氣體(空氣或氪、氖等情性氣體),電極設計有各種形狀,如平行板式、同軸圓柱筒式。在電極間加上電壓,當射線射入后,氣體被電離,正離子和電子被不同電極收集,產(chǎn)生電流。
外加電壓與電離電流的關系如圖2-15所示,曲線α和曲線β分別為α粒子和β粒子通過氣體物質產(chǎn)生電離作用后,在外電場作用下形成的電離電流隨外加電壓的變化規(guī)律。由工作電壓分布在不同的工作區(qū)特點,可以作成電離室探測器(Va~Vb)、正比計數(shù)管(Vb~Vc)、蓋革-彌勒計數(shù)管(Vd~Ve)。
1—飽和電流區(qū)Va~Vb;2—正比區(qū)Vb~Vc;γ射線探測儀氣體探測器3—準正比區(qū)Vc~Vd;4—自激放電計數(shù)區(qū)Vd~Ve;5—連續(xù)放電區(qū)>Ve
電離室工作在第一個區(qū)域,當加在電離室電極上的電壓增加時,探測器體積內(nèi)電流強度不再增加,這個電流稱為飽和電流。在該區(qū)域相應的電壓下,電離電流的強度只取決于外界的射線強度。根據(jù)工作方式又分為積分電離室及脈沖電離室。前者測量由射線電離產(chǎn)生的總電離電流;后者測量單個粒子產(chǎn)生的電流。電離室可以做得很大,這樣可以使得探測α射線靈敏度較高。
正比計數(shù)管工作在第二個區(qū)域。在電場作用下,靠近陽極的電子獲得了能量,引起二次電離,由于已經(jīng)存在比較大的電場梯度,新形成的電子同樣也能引起次級電離。這樣就發(fā)生了電離電流的氣體放大雪崩過程。在雪崩過程中產(chǎn)生的離子對的數(shù)量比初始的離子對數(shù)量大K倍,稱K為氣體放大倍數(shù),數(shù)值可以達到105~106。因此,在探測器的輸出端,脈沖具有很大的幅度。在此區(qū)K值是個常數(shù),因而,記錄的脈沖幅度正比于初始電離,即正比于入射光量子的能量。正比計數(shù)管由于有較好的能量分辨率,常用于對X射線及軟γ射線進行能譜測量。
三氟化硼(BF3)正比計數(shù)管能有效地區(qū)分γ射線和中子,而去掉γ本底的影響。3He中子計數(shù)管適于記錄超熱中子。
第三區(qū)稱為準正比區(qū),由于空間電荷效應,K值不再是一個常數(shù),本區(qū)并不能用于射線探測。
第四個區(qū)稱為自激放電計數(shù)區(qū),又稱為蓋革-彌勒區(qū)。γ射線探測儀氣體探測器在這個區(qū)域里,電極間的場強很大,氣體放大作用急劇上升,以致一對離子對就能引起雪崩過程,導致自激放電的發(fā)生。具有自激放電的計數(shù)管分為兩種類型:自猝滅和非自猝滅。蓋革-彌勒計數(shù)管屬于后者,主要用于記錄β射線和γ射線,輸出信號較大,但輸出脈沖幅度與入射粒子的能量無關,所以不能用它來探測入射射線的能量。此外,這類計數(shù)管形成的脈沖的延續(xù)時間比正比計數(shù)管要大。例如,如果正比計數(shù)管每秒最大計數(shù)為104個脈沖,那么蓋革-彌勒計數(shù)管每秒只有103個脈沖。
第五個區(qū)是連續(xù)放電區(qū),它不能用來作探測器。
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