1. Пропорциональный счетчик.

Рис. СП 2.1. Торцовый пропорциональный счетчик.

1 - Окно из слюды; 2 - Центральный электрод с диаметром несколько тысячных миллиметра; 3 - Металлический корпус; 4 – Стекло.

Напряжение, приложенное между корпусом и центральным электродом, составляет несколько сотен вольт. Этого недостаточно, чтобы вызвать разряд в газе.

Регистрируемые частицы проходят в «окно» и вызывают ионизацию газа внутри камеры. Образовавшиеся электроны направляются к центральному электроду. Около центрального электрода из-за его малого диаметра напряженность поля весьма значительна, и электрон приобретает энергию, достаточную для вторичной ионизации атомов газа. Ионизация приводит к образованию дополнительных электронов и положительных ионов. Достигаемое так называемое «газовое усиление» имеет порядок от 10³ до 10⁴. Импульс тока пропорционален числу ионов, созданных первичной частицей.

Для регистрации рентгеновского излучения счетчик наполняют смесью из 10% метана и 90% ксенона.

Для регистрации медленных нейтронов счетчик наполняют газообразным фторидом бора.

2. Счетчик Гейгера.

Конструкция в целом аналогична конструкции пропорционального счетчика. Отличия заключаются в следующем.

Напряжение, приложенное между корпусом и центральным электродом, составляет около тысячи вольт.

Регистрируемые частицы проходят в «окно» и вызывают ионизацию газа внутри камеры, «отпирая» начинающийся разряд. Разряд распространяется фотонами, возникающими при столкновении электронов с атомами. Атомы при этом возбуждаются. Фотоны вызывают фотоэлектрическую эмиссию электронов из молекул газа и стенок счетчика. Электроны, в свою очередь, вызывают ионизацию и образование дополнительных фотонов. Возникает лавинообразный разряд, вследствие чего импульс тока не зависит от числа ионов, созданных первичной частицей.

Счетчик наполняют смесью из 10% спирта и 90% аргона при давлении 100 мм рт. ст.

3. Сцинтилляционный счетчик.

Рис. СП 2.2. Сцинтилляционный счетчик.

1 - алюминиевое покрытие; 2 - полупрозрачное фотоэмитирующее покрытие; 3 - сетка; 4 - первый динод; 5 - последний динод; 6 - люминесцирующий кристалл.

Влетающая частица вызывает внутреннюю эмиссию электронов из люминесцирующего кристалла (7). Вещество кристалла – как правило, йодистый натрий, активированный таллием. Кристалл со всех сторон, кроме одной, покрыт светоотражающей краской (1). Непокрытая краской сторона прилегает к катоду фотоумножителя (2). Эффективность фотокатода – около 1 электрона на 20 фотонов. Усиление фотоумножителя – около 10⁶. Следовательно, на каждый фотон люминесценции кристалла в выходной цепи образуется ток из 50000 электронов.

При равном объеме газа в счетчике Гейгера и кристалла в сцинтилляционном счетчике, в кристалле содержится значительно больше атомов, чем в газе. Поэтому первичная частица (гамма – квант или электрон большой энергии) в пропорциональном счетчике отдала бы только малую часть своей энергии, а в сцинтилляционном – всю энергию.

Измерение амплитуды импульса позволяет определить энергию частицы, если известна ее природа.

Другое достоинство сцинтилляционного счетчика – быстродействие, составляющее от 0,3 до 0,006 мксек (для сравнения, время восстановления счетчика Гейгера – около 100 мксек).

Список использованной литературы

1. Справочник по обогащению руд. Т. Специальные и вспомогательные процессы. Раздел I «Специальные методы подготовки и обогащения руд». Глава 2 «Рудосортировка». М., Недра, 1983 г. Стр. 18 – 32.

2. Справочник по обогащению руд. Т. 2. часть 2 Раздел I «Специальные методы подготовки и обогащения руд». М., Недра, 1974 г. Стр. 15 - 26.