ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измерение радиоактивных излучений Снятие рабочей характеристики счетной трубки из "Лабораторные работы по радиохимии" В данной работе следует снять рабочую характеристику счетчика Гейгера — Мюллера и определить рабочее напряжение счетной трубки. [c.7] Счетчик Гейгера — Мюллера снабжен двумя электродами цилиндрическим (катодом) и тонкой нитью (анодом), расположенной на оси цилиндра. Пространство между электродами заполнено смесью газов при пониженном давлении. К электродам приложена разность потенциалов, причем цилиндр соединяется с отрицательным полюсом источника напряжения, а нить с положительным полюсом таким образом счетчик представляет собой некоторую емкость, заряженную до напряжения источника питания. [c.7] Счетчики Гейгера — Мюллера работают в области самостоятельного газового разряда. Этот тип счетчиков характеризуется тем, что амплиту,ца электрического сигнала, который снят с нагрузочного сопротивления К (рис. 1), зависит от напряжения питания счетчика, состава газовой среды, взятой для его наполнения, температуры и параметров / С счетчика. [c.7] Радиоактивные излучения, проникая во внутрь счетчика, в межэлектродное пространство, вызывают ионизацию содержащихся газов и образуют внутри счетчика положительные ионы и электроны. Электроны, ускоряясь в электрическом поле счетчика, напряженность которого имеет наибольшую величину около анода, приобретают энергию, достаточную для повторной ионизации нейтральных молекул. Вновь образующиеся электроны, ускоряясь в электрическом поле электродов счетчика, в свою очередь производят дальнейшую ионизацию и т. п., в результате чего происходит лавинообразное нарастание потока электронов. Одновременно с ионизацией образуются возбужденные атомы или молекулы, которые являются источником коротковолнового ультрафиолетового излучения. Это излучение, попадая на катод, вызывает появление фотоэлектронов, которые образуют новые лавины ионов вдоль нити, поэтому через очень короткий промежуток времени (порядка 10- сек) весь объем счетчика охватывается разр.ядом. Так как подвижность положительных ионов на несколько порядков меньше цодвижности электронов, электронная лавина собирается на аноде значительно раньше, чем перемещаются к катоду положительные ионы. При этом анод оказывается окруженным положительно заряженными ионами, что понижает напряженность электрического поля вблизи нити, в результате чего дальнейшая ионизация газа приостанавливается, а вместе с ней замедляется и активная стадия разряда. [c.8] В следующей стадии разряда положительные ионы двигаются от нити к катоду, вырывая из него электроны, образуют нейтральные молекулы и атомы газа. Возбужденные нейтральные молекулы и атомы, высвечиваясь ультрафиолетовым светом при достаточном приближении к катоду, могут вызвать появление новых электронов, которые способствуют образованию последующей лавины, и создают новую вспышку газового разряда. Разряд повторяется до тех пор, пока не будет прекращен ка-кими-либо внешними причинами. [c.8] Для регистрации последующих заряженных частиц, попадающих в объем счетчика, разряд, вызванный предыдущей частицей, должен быть погашен в возможно малый интервал времени а связи с этим по механизму гашения счетчики делятся на несамо-гасящиеся и самогасящиеся счетчики. [c.8] При минимальной разности потенциалов Умин на электродах счетчика, которая необходима для ускорения электронов до энергии ударной ионизации, в работе несамогасящегося счетчика можно выбрать два режима. [c.9] Первый режим емкость С заряжается во время первой ступени разряда до такого напряжения Ус, что У Умин, тогда разряд в счетчике прекращается. Выбитые в этом случае из катода вторичные электроны не могут вызвать вторичной ионизации. [c.9] Первый режим работы счетчика выгоднее для работы, так как электрический сигнал на нагрузочном сопротивлении получится в несколько раз короче, чем во втором. Первый режим будет выполняться при условии, когда величина емкости наименьшая, а сопротивление настолько большое, что разрядным током, проходящим через это сопротивление, во время зарядки емкости мол но пренебречь. [c.9] Разряд, протекающий в счетчике, приводит к образованию около нити положительно заряженного ионного облака. Напряженность электрического поля в пространстве между заряженным облаком и нитью счетчика настолько уменьшается, что последующее образование лавины становится невозможным. При этом счетчик в течение определенного времени, которое называется мертвым временем Тм, не способен регистрировать другие ионизирующие частицы или укванты. По истечении этого времени (гм) в счетчике может возникнуть самостоятельный разряд. [c.9] Однако вначале амплитуда импульса еще мала и только когда пространственный заряд достигает поверхности анода, в счетчике образуются импульсы нормальной амплитуды. Отрезок времени между моментом, когда в счетчике возможен самостоятельный разряд, и моментом полного восстановления рабочего напряжения называется временем восстановления. Таким образом, дальнейший разряд с образованием последующего импульса может произойти лишь после восстановления прежнего напряжения на электродах счетчика. После чего счетчик готов к регистрации последующей частицы. [c.9] В самогасящихся счетчиках газовый разряд протекает иначе. В газовой смеси этих счетчиков, кроме аргона, содержатся пары многоатомных газов спирта, углеводородов и т. л. При этом потенциал ионизации многоатомного газа должен быть ниже, чем потенциал ионизации основного газа, наполняющего счетчик. За время движения частицы через счетчик происходит ионизация электроны, двигаясь к нити, вызовут лавинный разряд, в котором возникают новые электроны, положительные ионы, возбужденные атомы и молекулы. [c.9] Ультрафиолетовое излучение возбужденных атомов аргона полностью поглощается молекулами спирта во всем объеме, окружающем нить. Поэтому в самогасящихся счетчиках не будет происходить фотоэмиссии электронов с катода. Разряд распространяется вдоль нити, переходя от точки к точке, так как фотоны создают электроны только вблизи места своего возникновения. [c.10] В результате разряда образуются положительные ионы спирта, спирт обладает меньшим потенциалом ионизации, чем аргон, поэтому ионов аргона при таком процессе ионизации будет очень мало. Положительные ионы спирта, двигаясь к катоду, вырывают из него электроны и превращаются в возбужденные молекулы. Длительность жизни возбужденной молекулы спирта мала по сравнению со временем, необходимым для того, чтобы эта молекула приблизилась к катоду иа расстояние, достаточное для вторичной эмиссии. [c.10] Таким образом, ионы аргона не достигают катода и не могут вызвать вторичной эмиссии электронов, разряд в счетчике прекращается. В самогасящемся счетчике процесс разряда является одноступенчатым. Постоянная времени ЯС в этом случае мало влияет на длительность разряда. [c.10] Для измерения радиоактивных излучений в зависимости от их природы и энергии существует несколько типов счетчиков Гейгера— Мюллера. В счетчиках, выпускаемых промышленностью, используют смеси, состоящие из аргона или неона и гасящей добавки спирта, метилаля, изопентана и т. п. Рабочее напряжение этих счетчиков составляет 700—1600 в. [c.10] Измерение мягкого р-излучения с энергией ниже 0,5 Мэе производится торцовыми счетчиками. Этот тип счетчика имеет специальное окошко, закрытое слоем слюды толщиной порядка 0,9— 6 мг/см , проницаемое для р-частиц малых энергий. [c.10] Счетчики с цилиндрическим корпусом из алюминия с толщиной стенки 0,1 мм используются для измерения р-излучения с энергией выше 0,4—0,5 Мэе. [c.10] Недостатки высоковольтных счетчиков высокое рабочее напряжение, ограниченный срок службы вследствие расхода многоатомных молекул, малая максимальная скорость счета. [c.11] В настоящее время интерес представляют галогенные счетчики, которые используются для измерения р- и у-излучений. [c.11] Вернуться к основной статье