Принцип действия счетчика Гейгера-Мюллера
Счетчик Гейгера-Мюллера (счетчик Гейгера) — это устройство для обнаружения ионизирующего излучения, состоящее из запаянной герметичной трубки, заполненной газом при пониженном давлении (около 100 мм рт. ст.) и оснащенной двумя электродами — катодом и анодом.
Принцип работы:
1. Ионизация газа: Когда ионизирующее излучение (например, гамма-лучи или заряженные частицы) проходит через счетчик, оно взаимодействует с молекулами газа, ионизируя их. Это создает свободные электроны и положительные ионы.
2. Лавинная ионизация: Свободные электроны ускоряются сильным электрическим полем между катодом и анодом. По мере ускорения они сталкиваются с большим количеством молекул газа, создавая лавину электронов и ионов.
3. Ударная ионизация: Столкновения электронов с молекулами газа могут привести к ударной ионизации, когда молекула газа ионизируется при столкновении с высокоэнергетическим электроном. Это приводит к дальнейшему увеличению числа электронов и ионов.
4. Самогасящий разряд: В нормальных условиях разряд прекращается после прохождения ионизирующей частицы через счетчик. Это происходит потому, что положительные ионы, образовавшиеся в процессе лавинной ионизации, медленно движутся к катоду, нейтрализуя накопленный отрицательный заряд.
5. Гашение: Чтобы предотвратить непрерывный разряд, в счетчик добавляют гаситель, такой как галогенный газ или спирт. Когда гаситель ионизируется, его молекулы поглощают избыток энергии от электронов, выделяя ее в виде тепловой энергии, что помогает погасить разряд.
6. Пропорциональная область: При более низких напряжениях между электродами лавинная ионизация пропорциональна числу первичных ионов, созданных ионизирующим излучением. Это позволяет использовать счетчик в пропорциональном режиме для измерения интенсивности излучения.
7. Область Гейгера-Мюллера: Когда напряжение между электродами достаточно высокое, лавинная ионизация полностью подавляет самогасящий механизм, и разряд становится непрерывным. Это называется областью Гейгера-Мюллера, и она обеспечивает высокий коэффициент усиления сигнала независимо от интенсивности излучения.
Когда счетчик работает в этой области, каждое ионизирующее событие создает импульс напряжения, который может быть усилен и зарегистрирован как счет.