9. Які переваги перед іонізаційною камерою у пропорційного лічильника?

Це суттєво спрощує роботу з електронікою – немає необхідності в підсилювачах з великим коефіцієнтом підсилення і низькими шумами (які необхідні для іонізаційних камер)

10. Область роботи газового іонізаційного детектора в режимі

газорозрядного лічильника (лічильника Гейгера-Мюллера) – поясніть по

вольт-амперній характеристиці та основний принцип дії.

(область «4»). Такий режим називається газорозрядним лічильником

(лічильник Гейгера-Мюллера). В цьому режимі амплітуда струму не залежить

від первинної іонізації (достатньо одного електрону). На максимальну

величину струму впливають тільки характеристики детектора, а не енергія

іонізуючої частинки.

11. Поясніть, що таке δ-електрони.

Заряджені частинки, рухаючись в середовищі газового детектора,

іонізують вздовж траєкторії свого руху атоми газу. Нейтральні частинки,

наприклад гамма-кванти вибивають спочатку заряджені частинки

(наприклад, гамма-кванти вибивають електрони із стінок детектора і газу),

які потім іонізують газ в детекторі. Заряджена частинка спочатку вибиває

електрони з атомів з достатньо великою енергією. Такі електрони називають

первинними електронами. Якщо вони мають достатньо велику енергію, вони

мають назву δ-електрони

12. Поясніть, що таке первинні та вторинні електрони при взаємодії

іонізуючого випромінювання з речовиною.

гамма-кванти вибивають електрони із стінок детектора і газу),

які потім іонізують газ в детекторі. Заряджена частинка спочатку вибиває

електрони з атомів з достатньо великою енергією. Такі електрони називають

первинними електронами

Кожен з цих електронів як достатньо високоенергетична заряджена частинка, може вибивати вторинні електрони.

13. Що таке ефективна енергія іонізації?

Відношення енергії ΔE, яку втратила іонізуюча частинка в певному об’ємі до загальної кількості пар іон-електрон, які утворилися в результаті такої втрати називається

ефективною енергією іонізації:

14. Що таке середня енергія утворення пари електрон-іон?

Середня енергія іонізації

15. Яка величина середньої енергії утворення пари електрон-іон для аргону?

26 еВ

16. Яка величина середньої енергії утворення пари електрон-іон для газів

(назвіть приблизний діапазон)?

20еВ

17. Як залежить від типу іонізуючої частинки і її енергії ефективна енергія

іонізації?

Експериментально визначено, що ωi майже не залежить від типу частинки і її енергії.

18. Що таке електронегативний іон?

Взаємодія електронів з нейтральними атомами і молекулами може приводити до

утворення електронегативних іонів. Тобто, для ряду атомів і молекул є

енергетично вигідним (енергія зв’язку позитивна) приєднати лишній

електрон (коли кількість електронів на один більше від загального заряду

атома чи молекули)

19. Які атоми і молекули (наведіть приклади) схильні утворювати

електронегативні іони і чому?

H He N O Ne Тобто, для ряду атомів і молекул є

енергетично вигідним (енергія зв’язку позитивна) приєднати лишній

електрон (коли кількість електронів на один більше від загального заряду

атома чи молекули). Це може бути у випадках, коли кулонівське поле ядер не

достатньо повно екранується полем електронних оболонок. І хоча ці енергії

зв’язку невеликі, їх достатньо для утворення електронегативних іонів з

помітною імовірністю.

20. В чому полягає шкідлива дія домішок, які можуть ефективно

утворювати електронегативні іони?

Негативний іон має велику масу, його швидкість мала (порівняно з

швидкістю електрона, який він захопив) і приблизно дорівнює швидкості

позитивного іона – час збирання негативної частини заряду на аноді

відповідно збільшується, а отже ймовірність рекомбінації різко збільшується

21. Що таке коефіцієнт прилипання?

Імовірність утворення електронегативних іонів різна для різних атомів і

залежить від швидкості руху електронів. Цю імовірність характеризують

коефіцієнтом прилипання h, який визначається як відношення перерізу

утворення електронегативного іона до повного перерізу взаємодії електрона з

атомом.

22. Яка приблизно величина коефіцієнту прилипання для молекул кисню і

води?

Коефіцієнт прилипання для молекул кисню і води складає порядку

10^-4 – 10^-5

23. Виведіть біля дошки імовірність утворення електронегативного іона.

Імовірність уникнути захоплення молекулою при одному зіштовхуванні

дорівнює 1-h, а при ν_nt актах взаємодії P = (1− h)^ν_nt . Звідси випливає, що

імовірність прилипання електрону до молекули дорівнює 1− P =1−(1− h)^ν_nt

Кількість зіткнень ν_nt за одиницю часу можна виразити через середню

швидкість руху електрона v і середню довжину вільного пробігу λ між

зіткненнями: ν_nt=v/ λ

Якщо кількість молекул газу на одиницю об’єму дорівнює n, тоді кількість зіткнень

за секунду дорівнюватиме добутку цього об’єму на n - πr²vn, а середній шлях

λ між зіткненнями дорівнюватиме добутку середнього часу між зіткненнями

на швидкість руху електрона

а оскільки p ~ n тому

Тому можна записати λ= λ₀/p, де λ₀ – середня довжина вільного

пробігу при одиничному тиску Тоді кількість зіштовхувань

електрона з атомами за час t з моменту його утворення і до моменту

«прилипання» буде дорівнювати ν = ν_nt·t = v/λ·t = t·p·v/ λ₀. Тому імовірність

того, що вільний електрон проживе час t до захоплення його нейтральною

молекулою, буде а імовірність утворення електронегативного іона

в момент t дорівнює