saveliev2 (797914), страница 49
Текст из файла (страница 49)
В частности,'область П есть область тока насыщения — все созданные ионизатором ионы достигают электродов, не успев рекомбинировать, 311 Естественно, что при этом условии импульс тока не зависит от напряжения. Начиная со значения напряжения Уэ поле достигает такой величины, что электроны получают возможность ионизировать молекулы ударом.
Поэтому количество электронов и положительных ионов лавинообразно нарастает. В результате на каждый из электродов попадает АФэ ионов. Величина А называется ко э ф ф и ц и е нт о м г а з о в о г о у с и л е н и я. В области 1П этот коэффициент не зависит от количества первичных ионовиче еям тФр и, и, Рнс 185. (но зависит от напряжения). Поэтому, если поддерживать напряжение постоянным, импульс тока будет пропорционален количеству первичных ионов, образованных ионизатором. Область 11! называется областью п р- опорционально, а напряжение Ур — порогом пропорциональной области. Коэффициент газового усиления изменяется в этой области от 1 в начале до 1()з —:.1О' в конце (рис.
185 выполнен без соблюдения масштаба по оси д; выдержано лишь соотношение 1: 3 между ордннатзмн кривых в областях П и Пl). В области !У, называемой областью частичной пропорциональности, коэффициент газового усиления А все сильнее зависит от Ум в связи с чем различие в импульсах тока, порожденных различным количеством первичных ионов, все больше сглаживается. При напряжениях, соответствующих области У (ее называют областью Г ей ге р а, а напряжение Уз— порогом этой области), процесс приобретает характер 312 самостоятельного разряда. Первичные ионы лишь создают первоначальный толчок для его возникновения. Величина импульса тока в этой области совершенно не зависит от количества первичных ионов. В области И напряжение столь велико, что разряд, возникнув, болыпе не прекращается, Поэтому ее называют обласгью непрерывного разряда.
Ионизационная камера. Ионизационпой камерой называется прибор, работающий без газового усиления, т. е; при напряжениях, соответствующих области 11. Сушествуют два типа ионизационных камер. Камеры одного типа применяются для регистрации импульсов, создаваемых отдельными частицами(импульспые камеры). Влетевшая в камеру частица создает в ней некоторое число ионов, в результате чего через сопротивление Й начинает течь ток й Это приводит к тому, что потенциал точки 1 (см. рис. 184, а) повышается и становится равным 1)г (первоначально потенциал этой точки был такой же, как и зазем- 1 ленной точки 2). Этот потенциал поступает на усилитель и после усиления приводит в действие счетное устройство. После того, как все попавшие на б' Р внутренний электрод заряды пройдут через сопротивление Й, ток прекратится и потенциал точки 1 снова станет равным нулю.
Характер работы камеры зависит от длительности импульса тока, вызванного одной частицей. Чтобы выяснить, от чего зависит продолжительность импульса, рассмотрим цепь, состоящую из конденсатора С и сопротивления )г (рис. 186). Если сообщить обкладкам конденсатора разноименные заряды величины дм через сопротивление )г потечет ток, вследствие чего величина зарядов д на обкладках конденсатора будет убывать. Мгновенное значение напряжения, приложенного к сопротивлению, равно 11 = д!С.
Следовательно, сила. тока (86. 1) Убыль заряда на обкладках — дд равна 1Ж Таким образом, 1 в уравнении (86.1) можно заменить через 313 — —. В результате получается следующее дифферента и! ' циальное уравнение: д! ч !! .к ' Разделяя переменные, имеем — = — — о!. нч 1 !!С Согласно (86.1) — —. Поэтому можно написать аз в! Д л! ! — = — — и'! !!с Интегрирование этого уравнения дает ! 1п 1= — к~ !+1п)О, (86.2) где через 1п !О обозначена постоянная интегрирования.
Наконец, пропотенцнровав (86.2), получим ! 1= !зе (86.3) Прн ! = 0 получается ! =!в Таким образом, (з представляет собой начальное значение силы тока. Из выражения (86.3) следует, что за время т=)1С (86.4) сила тока уменьшается в е раз. В соответствии с этим величина (86.4) носит название постоянной времении цепи. Чем больше эта величина, тем медленнее спадает ток в цепи. Схема ионнзационной камеры,-(рнс. 184,а) сходна со схемой, изображенной на рис. 186. Роль С играет межэлектродная емкость, показанная на рисунке пунктиром.
Чем больше сопротинление !1, тем сильнее будет повышаться напряжение точки 1 при данной силе тока и тем, следовательно, легче обнаружить импульс. Поэтому сопротивление Я стремятся сделать как можно больше. Вместе с тем для того, чтобы камера могла раздельно регистрировать, импульсы тока, порождаемые быстро следующими друг за другом частицами, ностоян- ндя времени должна быть невелика. Поэтому при выборе величины !г для импульсных камер приходится идти на компромисс. Обычно берут !г порядка 10«ом.
Тогда при С = !О " ф постоянная времени составит 10-' сея. Другим типом ионизационных камер являются так называемые интегрирующие камеры, В них берут Й порядка 10м ом. При С = 10" ф постоянная времени будет равна 10' секг В этом случае импульсы тока, порождаемые отдельными ионизирующими частицами, сливаются и по сопротивлению течет постоянный ток, величина которого характеризует суммарный заряд ионов, возникающих в камере в единицу времени. Таким образом, ионизационные камеры обоих типов различаются лишь величиной постоянной времени !гС. Пропорциональные счетчики. Импульсы, вызываемые отдельными частицами, могут быть значительно усилены (до' 10' †: 10' раз), если напряжение между электродами попадает в область П! (рис.
185). Прибор, работающий в таком режиме, называется и р'о п о р ц и опальным счетчиком. Внутренний электрод счетчика делается в виде нити диаметром в несколько сотых миллиметра. Этот электрод служит анодам. Напряжен- 1 ность поля между электродами изменяется по законуг [см. формулу (8.8)1; поэтому вблизи нити она достигает особенно больших значений. При достаточно большом .напряжении между электродами электроны, возникаю.
щие вблизи нити, 'приобретают под действием поля энер. гию, достаточную для того, чтобы вызвать ионизацию молекул ударом, В результате происходит «размножение» ионов. Размеры объема, в пределах которого происходит размножение, увеличиваются с ростом напряжения. В соответствии с этим растет и коэффициент газового усиления. Количество первичных ионов зависит от природы н энергии частицы, вызвавшей импульс. Поэтому по величине импульсов на выходе пропорционального счетчика можно различить частицы разной природы, а также произвести сортировку частиц одной и той же природы по их энергиям.
Пропорциональные счетчики могут применяться идля счета нейтронов. В этом случае счетчик наполняют газообразным трехфтористым бором (ВЕз). Нейтроны вступают в ядерную реакцию с изотопом бора с массовым числом 10 (В"), причем возникают а-частицы, которые и вызывают первичную ионизацию, Счетчики Гейгера — Мюллера. Еще большего усиления импульса (до Гбз) можно достигнуть, заставив работать счетчик в области Гейгера(область Рна рис.!85). Счетчик, работающий в этом режиме, называется счетчиком Гейгера — Мюллера (сокращенно счетчиком Гейгера).
Как уже отмечалось, разряд в этой области переходит в самостоятельный, первичные ионы, создаваемые ионизирующей частицей, лишь «запускают» разряд. Поэтому величина импульса не зависит от первоначальной ионизации. Для того, чтобы получать от отдельных частиц раздельные импульсы, необходимо возникший разряд быстро прервать(погасить). Зто достигается либо с помощью внешнего сопротивления )с (в песа могасящихся счетчиках), либо за счет процессов, возникающих в самом счетчике. В последнем случае счетчик называется са могасящимся. Гашение разряда с помощью внешнего сопротивления объясняется тем, что при протекании по сопротивлению разрядного тока на нем возникает большое падение напряжения. В результате на межэлектродный проме-' жуток приходится только часть приложенного напряжения, которая оказывается недостаточной для поддержания разряда.
Прекращение разряда в самогасящихся счетчиках обусловлено следующими причинами. Злектроны обладают гораздо большей (прямерно в 1000 раз) подвижностью, чем положительные ионы. Поэтому за то время, за которое электроны достигают нити, положительные ионы почти ие сдвигаются со своих мест. Зги ионы создают положительный пространственный заряд, ослабляющий поле вблизи нити, и разряд прекращается. Гашению разряда в этом случае препятствуют дополнительные процессы, которых мы не будем рассматривать. Для их подавления к газу, заполняюнгемусчетчик(обычно аргону), добавляется примесь многоатомного органического газа (например, паров спирта).
Такой счетчик разделяет импульсы от частиц, следующих друг за другом с интервалами порядка 1О 4 сек. й 87. Процессы, приводящие к появлению носителей тока при самостоятельном разряде Носители тока — электроны и ионы — могут возникать при самостоятельном разряде за счет различных процессов, некоторые из которых мы рассмотрим прежде, чем перейти к описанию отдельных видов разряда. Столкновения электронов с молекулами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
