1.2 Принцип роботи лічильника Гейгера-Мюллера.

Під дією радіоактивного випромінювання у робочому об’єму лічильника утворюється деяка кількість позитивних іонів та електронів, які під впливом електрично­го поля починають рухатись до катода та анода. На шляху до анода електрони прискорюються електричним полем з напруженістю Е до енергії W_k :

, (1)

де е – заряд електрона, d – довжина вільного пробігу електрона у газі яким заповнений лічильник.

При наближені до анода напруженість електричного поля зростає за законом:

(2)

де U– різниця потенціалів ніж анодом і катодом, r- від­даль від осі лічильника до місця, де можуть знаходитись електрони, a i b радіуси катода та анода відповідно. Поблизу анода, градієнт напруженості електричного поля ви­сокий, кінетична енергія, яку набувають електрони на шляху вільного пробігу, може стати достатньою для збудження та іонізації молекул газу. Утворені нові електрони, прямуючи до анода, прискорюються електричним полем і також викликають збудження та ударну іонізацію, тобто відбувається так зване газове під­силення. Створюються умови для спалаху коронного газового розряду. У свою чер­гу збуджені атоми та молекули газу випромінюють фотони, які за рахунок фото поглинання утворюють нові фото­електрони. Ці електрони рухаю­чись до анода, утворюють нові зливи електронів – іонів і таким чином коронний розряд поступово охоплює всю поверхню анода. У зовнішньому колі лічильника протікає великий струм і лічильник більше не реагує на утворення у його робочому об’єму нових електронів і іонів. Такий розряд необхідно погасити, щоб лічильник міг реєструвати нові радіоактивні випромінювання.

1.3 Гашення розряду. Мертвий час лічильника.

Розповсюджений спосіб гашення розряду у лічильниках полягає у тому, що лічильники наповнюються, як вже вказували вище, сумішшю інертних газів і домішками у вигляді парів етилового спирту. Ударна іонізація відбувається в області з великим градієнтом електричного поля (на відстані 2–3 радіусів анода від центра лічильника) і приводить до утворення крім лавини іонів та електронів також і ультрафіолетового випромінювання. Останнє випромінюється збудженими іонами і інтенсивно поглинається молекулами спирту в об’ємі радіусом 1–2 мм, тобто навколо аноду. Молекули спирту при поглинанні фотона іонізуються і утворюються нові лавини іонів–електронів. Ультрафіолетове випромінювання обумовлює розповсюдження розряду вздовж анода. За короткий час навколо всього анода утворюється шар малорухливих важких позитивних іонів спирту. Збільшується ефективний радіус аноду і тому градієнт напруженості поля навколо анода різко спадає і зникають умови для підтримання коронного розряду і він гасне. Якщо у цей час у лічильник потрапляє іонізу­юча частинка то нових лавин не виникає і вона не буде зареєстрова­на. Цей проміжок часу називають „мертвий час”. Іони під дією поля рухаються до катоду і поступово їх концентрація поблизу анода зменшується напруженість поля зростає і відповід­но лічильник через деякий час („час відновлення”) стає спро­можним реєструвати нові частинки. Такого типу лічильники називають самогаснучими.

Недоліком таких лічильників є обмежений час роботи. Іони спирту замість рекомбінації з великою імовірністю дисоціюють (розпадаються на більш прості молекули) і лічильник перестає бути самогаснучим. Самогаснучі лічильники такого типу можуть зареєструвати приблизно 10¹² частинок або квантів.

Якщо ж до інертних газів замість парів спирту дода­ти трохи парів галоїдів (брому, хлору) то такий недолік відпадає. Іонізовані молекули галогенів, тобто брому, після розряду від­новлюються. Крім того, галогенні лічильники працюють при менших напругах. Так лічильник наповнений неоном із сумішшю 0,1 % аргону і 0,1 % парів брому, вже при напругах близько 300 В працюють, як лічильники Гейзера–Мюллера.