Зависимость среднего заряда в импульсе от напряжения на электродах детектора. Пропорциональные счетчики. Камеры деления.
Зависимость среднего значения заряда в импульсе, образующемся на электродах при взаимодействии заряженной частицы:
Режимы работы детектора:
Область I: характеризуется низкой разностью потенциалов м/у пластинами. При такой разнице потенциалов время движения электрона к электроду велико и за это время электрон или ионы полностью или частично успевают воссоединяться не доходя до электродов. Это явление называется рекомбинацией.
Область II: Напряжение таково, что все образованные ионы достигают электродов и детекторы, работающие в этой области называются ИК. Этот режим работы такой, что значение среднего заряда, образующегося в детекторе при попадании в его объем заряженной частицы не зависит от напряжения подводимого на электроды детектора. Рабочая точка выбирается в середине диапазона (т. А). ВА характеристика такого детектора: (Ф-интенсивность излучения)
Uкр соответствует почти полному разделению всех возникающих в объеме камеры пар ионов. I при U>Uкр называется током насыщения. При Ф2>Ф1 Uкр2>Uкр1, так как вероятность больше для рекомбинации. ИК должна работать в режиме поглощения, тогда ток камеры пропорционален плотности НП, если напряжение на камере недостаточно для Iн, то измерение теряет точность. , где Р - давление газа.
Область III, IV Первичные ионы, образованные регистрируемой частицей (непосредственно) получают дополнительную энергию Ее, достаточную для получения вторичных ионов, т.о. происходит в объеме детектора увеличение носителей заряда. Детекторы, работающие в области III, IV называются ПС. Число вторичных ионов, а следовательно их заряд, набираемый на электродах детектора пропорциональны ионизирующей способности первичной частицы. (Область IV – область ограниченной пропорциональности).
Детекторы, работающие в области V, называются счетчиками Гейгера – Мюллера. Здесь напряжения достаточно для лавинной ионизации, поэтому выходной импульс тока имеет большую амплитуду, которая не зависит от числа первичных ионов. Им можно регистрировать единичные заряженные частицы под действием которых в объеме детектора образуется хотя бы одна пара ионов. Природа частицы не имеет никакого значения. Для контроля реактора они не предназначены, так как нельзя выделить нейтрон на фоне гамма-квантов. Нейтроны обнаруживают по ионизирующей способности вторичных заряженных частиц.
Детектор нейтронов состоит из:
- радиатора (при взаимодействии с радиатором (материал: изотопы бора, уран) нейтроны образуют вторичные заряженные частицы).
-ионизирующей среды
-электродов для напряжения.
ИК со слоем делящегося вещества называется камерой деления. На характеристики ИК влияют свойства газа, энергия для выделения пара, свободный пробег.
Пропорциональные счетчики нейтронов:
ПС представляют собой металлический цилиндр с торцевыми изоляторами, м/у которыми натянута тонкая металлическая нить. ПС заполнены газообразным (В-бор) радиатором. При попадании нейтрона в счетчик происходит следующее:
Альфа частицы создают ионизацию. ПС обладают большой чувствительностью к НП и используются при контроле реактора в диапазоне источника (при проведении перегрузочных работ). ИК менее чувствительны к НП, но более надежны и поэтому используются для контроля управления реактором при больших НП, соответствующих периодному и энергетическому диапазонам реактора.
Выделение нейтронов на фоне гамма-квантов основано на больших значениях импульсов, обусловленных нейтронами, чем гамма-квантами. Импульсы от альфа-частицы может превышать импульс от электрона, образующегося в результате взаимодействия гамма-квантов со стенкой детектора в несколько десятков тыс. раз. А еще большие значения амплитуды от осколков деления. При большом гамма-фоне кол-во импульсов от электронов значительно больше чем от нейтронов. Это приводит к наложению импульсов от электронов и амплитуда их растет. И сумма импульсов сравнима с импульсом от альфа-частицы. Это называется появлением ложных импульсов, которые являются ограничивающими факторами при регистрации нейтронов при большом фоне гамма-излучения.
Выделение больших импульсов на фоне небольших осуществляется с помощью прибора дискриминатора:
Импульс напряжения переходит через конденсатор усиливается пропорциональным импульсным усилителем переменного тока. Дискрим (Д) не пропускает импульс ниже определенного значения, называемого Uд-порогом дискр (выбирается таким, чтобы фиксировались только нейтроны).