(一)氣體探測(cè)器
主要包括電離室、正比計(jì)數(shù)管、蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管。γ射線探測(cè)儀氣體探測(cè)器電離室的主體由一對(duì)電極構(gòu)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(shè)計(jì)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(dāng)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(guān)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(guò)氣體物質(zhì)產(chǎn)生電離作用后,在外電場(chǎng)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(diǎn),可以作成電離室探測(cè)器(Va~Vb)、正比計(jì)數(shù)管(Vb~Vc)、蓋革-彌勒計(jì)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(cè)儀氣體探測(cè)器3—準(zhǔn)正比區(qū)Vc~Vd;4—自激放電計(jì)數(shù)區(qū)Vd~Ve;5—連續(xù)放電區(qū)>Ve
電離室工作在第一個(gè)區(qū)域,當(dāng)加在電離室電極上的電壓增加時(shí),探測(cè)器體積內(nèi)電流強(qiáng)度不再增加,這個(gè)電流稱為飽和電流。在該區(qū)域相應(yīng)的電壓下,電離電流的強(qiáng)度只取決于外界的射線強(qiáng)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(cè)量由射線電離產(chǎn)生的總電離電流;后者測(cè)量單個(gè)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(cè)α射線靈敏度較高。
正比計(jì)數(shù)管工作在第二個(gè)區(qū)域。在電場(chǎng)作用下,靠近陽(yáng)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(chǎng)梯度,新形成的電子同樣也能引起次級(jí)電離。這樣就發(fā)生了電離電流的氣體放大雪崩過(guò)程。在雪崩過(guò)程中產(chǎn)生的離子對(duì)的數(shù)量比初始的離子對(duì)數(shù)量大K倍,稱K為氣體放大倍數(shù),數(shù)值可以達(dá)到105~106。因此,在探測(cè)器的輸出端,脈沖具有很大的幅度。在此區(qū)K值是個(gè)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(jì)數(shù)管由于有較好的能量分辨率,常用于對(duì)X射線及軟γ射線進(jìn)行能譜測(cè)量。
三氟化硼(BF3)正比計(jì)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(jì)數(shù)管適于記錄超熱中子。
第三區(qū)稱為準(zhǔn)正比區(qū),由于空間電荷效應(yīng),K值不再是一個(gè)常數(shù),本區(qū)并不能用于射線探測(cè)。
第四個(gè)區(qū)稱為自激放電計(jì)數(shù)區(qū),又稱為蓋革-彌勒區(qū)。γ射線探測(cè)儀氣體探測(cè)器在這個(gè)區(qū)域里,電極間的場(chǎng)強(qiáng)很大,氣體放大作用急劇上升,以致一對(duì)離子對(duì)就能引起雪崩過(guò)程,導(dǎo)致自激放電的發(fā)生。具有自激放電的計(jì)數(shù)管分為兩種類(lèi)型:自猝滅和非自猝滅。蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管屬于后者,主要用于記錄β射線和γ射線,輸出信號(hào)較大,但輸出脈沖幅度與入射粒子的能量無(wú)關(guān),所以不能用它來(lái)探測(cè)入射射線的能量。此外,這類(lèi)計(jì)數(shù)管形成的脈沖的延續(xù)時(shí)間比正比計(jì)數(shù)管要大。例如,如果正比計(jì)數(shù)管每秒最大計(jì)數(shù)為104個(gè)脈沖,那么蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管每秒只有103個(gè)脈沖。
第五個(gè)區(qū)是連續(xù)放電區(qū),它不能用來(lái)作探測(cè)器。
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