Что такое пропорциональный счетчик?

Что такое пропорциональный счетчик?

Пропорциональный счетчик — это тип детектора излучения. Он обнаруживает излучение, измеряя количество электронов (электрический ток), образующихся при ионизации молекул газа, когда энергичные частицы проходят через газ.

Ионизационные камеры и счетчики Гейгера-Мюллера (GM) — это детекторы излучения, основанные на схожих принципах, но они отличаются величиной напряжения, прикладываемого для измерения тока. Ионизационные камеры работают при более низких напряжениях, чем пропорциональные счетчики, в то время как счетчики GM работают при более высоких напряжениях, чем пропорциональные счетчики.

Применение пропорциональных счетчиков

Пропорциональные счетчики обнаруживают излучение, такое как рентгеновские лучи, α-лучи, β-лучи, γ-лучи и нейтроны, и измеряют количество и энергию излучения. Благодаря своей простой конструкции и относительно легкому изготовлению пропорциональные счетчики часто используются в качестве детекторов в академических исследованиях и других областях.

Обычно они используются для измерения дозы радиации в воздухе, особенно для обнаружения нейтронов и обнаружения загрязнения β-лучами. Пропорциональные счетчики для рентгеновских лучей также иногда встраиваются в качестве детекторов в рентгеновские флуоресцентные толщиномеры, которые используются для бесконтактного измерения толщины покрытия и т. д., из-за их большего окна падения и более высокой эффективности по сравнению с полупроводниковыми детекторами.

Принцип пропорциональных счетчиков

Пропорциональный счетчик обычно представляет собой цилиндрический алюминиевый сосуд, заполненный смесью инертных газов, таких как аргон, гелий или неон, а также метана или бутана, и работающий путем подачи высокого напряжения на провода, протянутые внутри трубки. Цилиндрический сосуд имеет окно падения, через которое излучение попадает в трубку.

Когда падающее излучение проходит через газ, газ на своем пути ионизируется, образуя электроны и катионы. Образующиеся электроны называются первичными электронами. Первичные электроны ускоряются электрическим полем в трубке и снова ионизируют газ, и эти ионизированные электроны вызывают дальнейшую ионизацию, что приводит к явлению, называемому газовым усилением, при котором число электронов резко увеличивается. Усиленные электроны поступают в провод внутри трубки и детектируются как электрический импульс.

Поскольку число усиленных электронов пропорционально энергии падающего излучения, этот детектор называется пропорциональным счетчиком. Скорость усиления электронов зависит от типа газа и приложенного напряжения, но если газ и напряжение известны, можно измерить энергию падающего излучения.

Ионизационная камера работает по тому же принципу, что и пропорциональный счетчик, но работает при более низком напряжении и, следовательно, не усиливает газ. Поэтому пропорциональные счетчики имеют преимущество в виде более высокой чувствительности, чем ионизационные камеры. С другой стороны, пропорциональные счетчики имеют недостаток в том, что они не могут измерять число первичных электронов так же точно, как ионизационная камера, и их энергетическое разрешение хуже.