Процессы ионизационного усиления

Ток насыщения ионизационного детектора наблюдается в ограниченном интервале напряжений (см. рис. 4). При дальнейшем увеличении напряжения ток возрастает в основном вследствие ионизации молекул газа электронами, разогнанными электрическим полем. Этот процесс обычно называют а-процессом. Характеризуют его коэффициентом а — первым коэффициентом Таунсенда, — равным среднему числу пар ионов, образуемых одним электроном на пути в 1 сж в направлении поля [21, 22]. а-Процесс — основной процесс ионизационного усиления, но не единственный. В некоторых случаях существенны эмиссия электронов с катода или со стенок ионизационной камеры под действием положительных ионов или фотонов, излучаемых возбужденными атомами и молекулами. Эти процессы носят название у-процессов. [c.63]

ПРОЦЕССЫ ИОНИЗАЦИОННОГО УСИЛЕНИЯ [c.63]

Описанные процессы ионизации газов вызываются только заряженными частицами. Однако счетчик Гейгера можно применять также для измерения у-излучения. Попадая на стенки счетчика, оно вызывает эмиссию вторичных электронов. Каждая рабочая область или соответственно каждый тип счетчика имеет евои достоинства и недостатки. Для работы ионизационной камеры необходимы небольшие напряжения, но при этом возникают слабые токи, и поэтому необходимо использовать большое усиление или чувствительный регистрирующий прибор. Ионизационные камеры применяют в основном при измерении излучений большой интенсивности или при работе с сильно ионизирующим -излучением. [c.386]

Если ток протекает в чистом газе, не имеющем метастабильных состояний, то а-процесс заключается в ионизации молекул газа-носителя электронами, разогнанными электрическим полем. В смеси инертного газа-носителя с анализируемым веществом необходимо рассматривать по крайней мере три процесса, от которых зависит коэффициент ионизационного усиления [c.63]

В некоторых случаях необходимо также учитывать ионизацию молекул анализируемого вещества электронным ударом. Этот процесс становится заметным, если сечение ионизации анализируемого газа в условиях опыта во много раз больше сечения возбуждения метастабильных состояний при этом ионизация электронным ударом может быть соизмеримой с ионизацией метастабильными атомами. Однако такой случай маловероятен, по крайней мере, когда коэффициент ионизационного усиления невелик и ток протекает при условиях, близких к нормальным. [c.64]

Таким образом, сигнал детектора в режиме ионизационного усиления определяется процессами (3.1), [c.65]

При больших коэффициентах ионизационного усиления наблюдалось заметное влияние у-процессов, усиливающих образование электронной лавины в реакционной зоне детектора [44]. В этом случае формула (3.30) не выполняется. Она не выполняется также для повышенных концентраций анализируемых веществ (С> (г/ -0, так как при этом неупругие соударения электронов с молекулами анализируемых веществ снижают эффективность образования метастабильных атомов. [c.74]

При использовании гелия в качестве газа-носителя работу детекторов в режиме ионизационного усиления определяют физические процессы, аналогичные тем, которые были рассмотрены в предыдущих разделах. Однако следует учитывать, что энергия возбуждения метастабильного состояния гелия заметно выше энергии возбуждения аргона. Поэтому влияние примесей на эффективность возбуждения гелия должно сказываться сильнее. Действительно, первые опыты с гелиевыми детекторами выявили сложности в осуществлении нового метода детектирования. Детекторы, как правило, работали при больших фоновых токах (10 а и более) и давали отрицательный сигнал, т. е. анализируемое вещество вызывало уменьшение тока. [c.86]

Следует отметить, что метастабильные атомы образуются не только в тщательно очищенном, но и в загрязненном (товарном) гелии, содержащем примерно 10 об. % примесей. В этой связи целесообразно рассмотреть метод детектирования, в котором возбуждение метастабильных атомов и ионизация анализируемого газа этими атомами разделены в пространстве [48, 57, 76]. Если разделение осуществить таким образом, что анализируемое вещество не будет проходить через зону (или входить в камеру), где происходит возбуждение гелия, то это вещество не будет влиять на процесс возбуждения. Следовательно, можно устранить один из наиболее существенных факторов, ограничивающих возможности гелиевого метода детектирования в режиме ионизационного усиления. [c.95]

Детектор работает следующим образом. Камера возбуждения, в которой расположен источник ионизирующего излучения 1, работает как гелиевый детектор в режиме ионизационного усиления. У анода камеры возбуждения происходит образование метастабильных атомов гелия. Скорость этого процесса определяется концентрацией электронов у анода и их средней энергией. [c.96]

В предыдущей главе обсуждалось влияние примесей на эффективность возбуждения метастабильных состояний инертного газа-носителя. При этом не учитывалось влияние примеси на эффективность прямой ионизации газа-носителя в лавинообразном процессе, так как рассматривалось детектирование при малых коэффициентах ионизационного усиления. [c.110]

Сравнение формулы (4.16) с формулой (3.82), описывающей флюктуации тока в режиме ионизационного усиления, показывает, что чувствительность Л макс растет с увеличением коэффициента ионизационного усиления быстрее флюктуаций тока. Поэтому детектирование целесообразно вести при больших коэффициентах ионизационного усиления. В то же время необходимо, чтобы ионизационное усиление осуществлялось главным образом в результате а-процессов, так как у-нроцессы приводят к возникновению самостоятельного разряда. В связи с этим может оказаться нежелательным использование сильных полей для получения больщих коэффициентов ионизационного усиления. Чтобы повысить коэффициент ионизационного усиления при постоянной напряженности поля, достаточно ввести в газ-носитель примесь вещества, ионизуемого метастабильными атомами [c.112]

Триодный детектор, в котором осуществляется частичное отделение фонового тока от полезного сигнала, был предложен и исследован Лавлоком [29, 53]. Конструктивно триодный детектор отличается от микроаргонового детектора наличием третьего электрода (кольца), расположенного между анодом и катодом — источником излучения. Этот электрод, называемый обычно коллекторным, собирает полностью только те заряды (положительные ионы), которые образуются в реакционной зоне в результате процессов ионизационного усиления. Положительные заряды, образующиеся в результате первичной ионизации 5-частицами, в основном собираются источником излучения и корпусом детектора. Если коэффициент ионизационного усиления в чистом газе-носителе невелик (ехрге 1), то фоновый ток три-одного детектора, измеренный в цепи коллекторного электрода, много меньше фонового тока микродетектора, работающего в аналогичных условиях. В этом случае введение третьего электрода позволяет увеличить чувствительность аргонового детектора более чем на порядок. [c.79]

Автор стремился, насколько это возможно, избегать различного подхода в описании близких процессов. Этим объясняется, например, выбор методики изложения вопросов разделения и размывания в хроматографической колонке, базирующейся на использовании понятия доли времени пребывания молекул в газовой фазе. Единый подход при анализе флюктуаций тока в различных режимах разряда оказался возможным с привлечением методики расчета флюктуации случайных величин, получающихся в результате каскадных (многоэтапных) процессов. Поэтому лавинообразный процесс в режиме ионизационного усиления тока рассматривается как квазикаскадный. [c.4]

Увеличение тока под влиянием а- и упроцессов характеризуется коэффициентом ионизационного усиления, равным отношению полного тока к току насыщения. Удельный вес а- и у-процессов в ионизационном усилении во многом зависит от условий опыта напряженности поля, давления, температуры, расстояния между электродами, материала электродов и др. Было показано, что удельный вес у-процессов значителен лишь при больших коэффициентах ионизационного усиления [19]. Так, в пропорциональном счетчике при давлении 18 мм рт. ст. и напряженности поля 2040 в-см- а-процессы полностью определяли ионизацию, пока коэффициент ионизационного усиления оставался меньше 150. В радиоионизационном детектировании нас будут интересовать малые коэффициенты ионизационного усиления, получаемые в условиях, близких к нормальным. Поэтому у-процессы, как правило, не учитываются. [c.63]

Теоретический анализ аргонового метода детектирования в режиме ионизационного усиления впервые осуществил Лавлок [29, 50]. Он определил основные процессы ионизации и получил формулу, связывающую [c.66]

Если осуществляют детектирование при больпгах действительных коэффициентах ионизационного усиления (Ге>1), необходимо учитывать влияние неупругих соударении электронов с примесью на Ге и вклад 7-про-цессов в значение тока. Наличие у-процессов усиливает образование электронной лавины в детекторе и поэтому ухудшает и без того нелинейную зависимость сигнала от концентрации анализируемого вещества при С<С . Увеличивать коэффициент ионизационного усиления, т. е. повышать напряжение питания, целесообразно лишь в том случае, когда сигнал растет быстрее флюктуационных шумов, что позволяет снизить пороговое значение концентрации анализируемого вещества. С нелинейностью в этом режиме можно бороться, вводя дополнительные резисторы в цепь питания детектора. При возрастании тока увеличивается падение напряжения на дополнительном резисторе и в результате этого уменьшается напряжение, приложенное к электродам детектора (полное напряжение распределяется между дополнительным резистором и детектором). [c.90]

Ионизационное усиление — лавинообразный процесс. Флюктуации тока в целом определяются не только статистическим характером излучения р-частиц и образования первичных зарядов, но и статистическим характером а-процессов. Расчет флюктуаций коэффициента ионизационного усиления описан в работах [19, 32]. В обоих случаях расчет проводили при условии постоянства начального тока, т.е. полагали, что ток в режиме насыщения является нефлюктуирующим. [c.91]

Одной из первых механизированных радиационных установок, нашедших промышленное применение в отрасли, является гамма-дефектоскоп со сцинтилляционным счетчиком для контроля литых плит. Установка позволяет механизировать процесс сканирования и отметки дефектных мест. Механизированные установки, в которых в качестве детектора ионизирующих излучений используют ионизационные камеры, газоразрядные полупроводниковые и сцинтилляционные счетчики (радиометрический метод), применяют для обнаружения дефектов в изделиях плоской и цилиндрической формы, контроля сварных соединений со снятым усилением и толщинометрии. Сущность радиометрического метода заклю- [c.249]

Манометр с холодным катодам. Принцип работы манометров с холодным 1сатодом (иногда их называют также ионизационными манометрами Филлипса или манометрами Пеннинга) связан с процессами, возникающими при наложении высоковольтного напряжения между электродами в газоразрядных лампах. Помещая такую лампу в поле сильного постоянного магнита, можно легко добшъся, чтобы электроны двигались от катода к аноду по спирали, что значительно усиливает вероятность ионизации молекул электронами и позволяет измерять усиленный ток ионизации при низких давлен1 ях вплоть до 10" торр. [c.79]

Ионизационные камеры работают при небольших напряжениях между электродами (100—350 В) в режиме насыщения, когда все электроны, появившиеся от воздействия ионизирующего излучения собираются анодом. Выходной ток ионизационных камер невелик ро ионизационные камеры имеют наиболее стабильный коэффици ент преобразования интенсивности излучения в ток (см. табл. 7.11) Пропорциональные счетчики работают в режиме несамостоя тельного разряда и создают при падении ионизирующего излучения большие импульсы тока за счет эффекта газового усиления (от 10 до 10 раз), обусловленного многократным повторением процесса ионизации. В результате один первичный электрон приводит к образованию большого числа вторичных электронов, общее число которых пропорционально числу первичных электронов и зависит от их энергии. [c.309]

Исследования долговечности фарфоровых и резиновых диэлектриков показали, что их поверхность, как и у полиэтилена, перед разрушением сжигается каналами малого сечения. Поэтому наряду с усилением механической и электрической прочности диэлектриков, необходимо снижать напряженность поля на границе раздела диэлектрика и ввода, т. е. предотвращать возникновение ионизационных процессов. Одним из конструктивных решений может быть устройство антианодов, которые выполнены в виде изолированных металлических колец, расположенных на конце диэлектрика и соединенных с источником напряжения (либо с самим электродом). Подаваемое на антианод более низкое напряжение, чем на электроде, снижает градиент потенциала на границе раздела диэлектрик — ввод и устраняет причину разрушения. При этом конструктивное выполнение значительно усложняется. [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология