Н.Ф. Лосев, А.Н. Смагунова - Основы рентеноспектрального флуоресцентного анализа, страница 10

Из этого атома вылетает фотон, который на своем пути ионизирует несколько сот атомов газа. Между катодом и анодом прилагают электрическое напряжение 2 кВ. Под влиянием этого напряжения образовавшиеся в газе ионы, двигаясь к соответствуюшим электродам, набирают на своем пути энергию, достаточную для ударной ионизацни атомов газа, в результате чего число ионов значительно увеличивается и через высокоомное сопротивление, включенное последовательно со счетчиком, идет ток, вызывающий на этом сопротивлении импульс Г Этот импульс пропорционален энергии е регистрируемого фотона, что и позволяет называть такой счетчик пропорциональным.

Пропорциональность между г' и в позволяет использовать счетчик так же, как и сцинтилляционный счетчик, т. е. либо в интегральном режиме, либо в дифференциальном. В первом случае применяют дискриминатор нижнего уровня амплитуды импульсов, а во втором — одноканальный дискриминатор ампли-. туд импульсов. В последнем случае пропорциональный счетчик может быть использован в качестве бездифракционного спектрометра. Градуировка его состоит в нахождении зависимости вот Г В пропорцноналыюм счетчике при регистрации монохроматического излучения также наблюдается разброс амплитуд, ограничивающий его разрешающую способность. Так, линия спектра с длиной волны Х = О,!5 нм получается в виде полосы шириной 0,022 нм, что составляет 15% от Х. Это разрешение в 3 раза лучше, чем у сцинтилляционного счетчика, по на 2,5 по-, рядка величины хуже, чем у дифракционного спектрометра.,;. Вместе с тем возможность располагать счетчик вблизи образ- 1 ца — источника излучения обеспечивает чисто геометрически значительно лучший сбор излучения в детектор, что увеличивает регистрируемую интенсивность почти на три порядка величины по сравнению с интенсивностью, полученной на дифракционном спектрометре, Очень важной счетной характеристикой пропорционального счетчика является зависимость регистрируемой скорости дг счета (т.

е. числа импульсов в секунду) от напряжения (у на счетчике при неизменной интенсивности излучения (см. Рис. 11). Эту характеристику снимают в интегральном режиме счета импульсов. На участке (у, †(!а скорость счета возрастает незначительно, и небольшая нестабильность источника напряжения, питающего счетчик, не приведет к заметным изменениям регистрируемой интенсивности. 'участок малого наклона (между (уг и сl,) называют «плато счетной характеристики».

По этой характеристике выбирают рабочее напряжение (У, по середине плато: (2,5) Если пропорциональный счетчик наполнен газом и запаян, то с течением времени его счетная характеристика ухудшается: плато сдвигается в область больших напряжений, длина его сокращается, наклон возрастает. Поэтому время от времени нужно заново снимать счетную характеристику, соответственно менять рабочее напряжение, а при значительном ухудшении этой характеристики стабильность работы счетчика будет потеряна, и его следует заменить новым.

Значительно большую стабильность можно обеспечить при непрерывном обмене газовой смеси в счетчике. Для этого счетчик делают проточным и во время работы через него непрерывно пропускают газовую смесь из баллона, где она сжата до 10т Па. Одного баллона может хватить на полгода — год работы. Проточные пропорциональные счетчики могут работать на смеси аргона с 10% метана в области длин волн Х ) 0,1— О,!5 нм, В области более коротких волн аргон плохо поглощает Рентгеновское излучение и должен быть заменен более тяжелым газом — криптоном или ксеноном, Однако стоимость этих газов значительно выше стоимости аргона, и применение их в проточных счетчиках нецелесообразно, Эти газы используют только в запаянных пропорциональных счетчиках.

Отечественная промышленность выпускает серию проточных пропорциональных счетчиков типа СРПП-! О, ..., СРПП-24 120 — 31]. Они предназначены для регистрации излучения в интервале 0,08 — 8 кэВ (15 — 0,15 нм). Проточные пропорциональные счетчики просты по конструкции, удобны в употреблении, надежны и являются лучшими детекторами длинноволнового Рентгеновского излучения, СРПП-20, ..., СРПП-23 выполнены с помощью клеевых соединений, окошко лавсановое (2 — 4 мкм) приклеивают к корпусу счетчика, поэтому оно не может быть ~менным.

Счетчик СРПП-11 предназначен для Регистрации ультрадлинноволнового излучения. Окном служит тонкая пленка 4в из нитроацетата целлюлозы, нанесенная для прочности на сетчатую подложку, что дало возможность создать счетчик с окном площадью 50 мм'. С помощью СРПП-11 удалось зарегистрировать характеристическое излучение элементов, начиная от бериллия, Счетчики СРПП-10 и СРПП-11 имеют сменное окно. Разрешающая способность пропорциональных счетчиков типа СРПП в среднем равна 20а7а В области СиКа-линии для некоторых счетчиков она составляет приблизительно 15а7а.

Это позволяет зарегистрировать независимо характеристическое излучение элементов, имеющих атомные номера Е и Я+ 3. Разрешающая способность детектора определяется следующим образом. В окно детектора направляется монохроматическое излучение, при этом со счетчика снимаются импульсы, несколько различающиеся по амплитуде У. Разброс значений У носит случайный характер, по этим данным можно построить графин функции распределения амплитуд, снятых со счетчика. Разрешающая способность детектора для излучения данной энергии выражается как отношение ширины (в вольтах) на полувысоте максимума амплитудного распределения к средней энергии импульса (в вольтах).

Для регистрации излучения в интервале 2 — 30 кэВ созданы отпаянные пропорциональные счетчики типа СРПО !32, 33). Конструктивно счетчик представляет собой цилиндрический (или близкий по форме к цилиндру) корпус (катод) из нержавеюшей стали, вдоль оси которого натянута вольфрамовая нить (анод) толщиной в несколько десятков микрометров. На боковой поверхности катода размещены окна, с одной стороны входное, а на диаметрально противоположной стороне — выходное, из вакуумно-плотного бериллия толщиной от 0,1 до 0,2 мм.

Собранные счетчики прогревают, одновременно откачивая воздух, н затем наполняют смесями Аг с Кг или Хе с СН» при давлении, близком к атмосферному, Основные параметры пропорциональных счетчиков типа СРПО приведены в табл. 3. Эффективность счетчиков СРПО в длинноволновой области спектра ограничивается пропусканием рентгеновского излучения входным окном, а в коротковолновой — степенью поглощения рентгеновских квантов газовой смесью, Использование того илн иного газового наполнителя позволяет подобрать оптимальные условия регистрации нужного участка спектра с подавлением коротковолновой' или длинноволновой составляющих фона.

Энергетическое разрешение СРПО для СцКсг-линии находится в пределах !7 — 25%, Оно может быть улучшено при работе с коэ фициентамн газового усиления й ( 100, рок службы счетчиков СРПО составляет примерно! год, при этом ресурс его работы составляет не менее 10м сосчитанных квантов. Сравнительно невысокий ресурс работы связан с тем, что продукты распада органических добавок взаимодействуют Переметам окон д М х е о о а со о х ха и х а о с х от х х еходное х хо х 1 х о х2 о х 2, а е от а т.

счетчнке х и с й 2 и о ы к о. СРПО-12 4о Х 1О 270 35 Х !60 !50 45 Х 10 30 26 Х 10 30 4Х24 ЗО 1600 †22 !50 Аг, Кг, Хе+ + !Ос!еСНе 6,65 1О' Па То же Хе + 10ейСН, 9,3! ° 10' Па 2 — 30 ~(! 7 230 1 90 35 Х 122 35 Х 35 Х 80 150 !50 26Х10 4 Х 22 1600 — 2200 !800 †22 !50 !00 С РПО-14 СРПО-!5 2 — 30 2 — 30 <17 20 ! 800 — 2200 23 Х 95 24 Х !40 110 500 8 Х 19 15 СРПО-16 6Х 18 20 Х 10 200 То же ~(20 500 СРПО-17 ! 800 — 2200 8 Х 20 200 200 2 — 25 25 320 !800 †22 35 Х 200 12Х42 30 СРПО-18 '12 Х 42 !50 20 Та бл н ц а 3, Основные параметры пропорциональных счетчиков тапа СРПО Окна расположены вдоль осн счетчика То же Окна расположены перпендикулярно осн счетчика, ссчениекатода квадратное, со стороной 30 мм Окна расположены вдоль оси счетчика Окна расположены вдоль осн счетчика, форма катода корыто- образная Окна расположены вдоль осн счетчика с пере мычкой 5 мм с материалом анода, что приводит к искажению электрического поля вблизи анода.

С целью повышения ресурса работы счетчиков предлагается [29) использовать в качестве наполнителей чистые благородные газы. При использовании аргона и криптона под давлением 733 гПа получены й = 100 и я < 1200 соответственно. Такие счетчики применимы только с предуснлительными блоками, имеющими на порядок выше чувствительность, чем у обычных СРПО. 2.4.3. Сцинтилляционный счетчик Сцннтилляционный счетчик состоит из двух отдельных частей: фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и люминесцирующего кристалла. Фотоэлектронный умиожитель представляет собой стеклянный баллон, внутри которого в торцевой части в высоком вакууме находится очень тонкий слой фотокатода, состоящий, например, из сурьмянистого цезия.