Определение мертвого времени методом двух источников.

Значения можно определить методом двух источников, используя два примерно одинаковых источника излучения. Этот метод основан на условии

,

где

; ; ;

, – число частиц, попавших в СГМ за время от первого и от второго источников излучений соответственно;

– число частиц, попавших в СГМ за время одновременно от двух источников излучения.

Тогда количество зарегистрированных частиц , , и соответствующие интенсивности можно записать формулами:

,

;

,

если пренебречь фоном , то справедливо выражение:

,

При можно определить по упрощенной формуле:

.

Дисперсия оценивается по формуле:

.

Приложение 3. Форма выходного сигнала сгм

Ионизирующее излучение, попадая в объем СГМ, может ионизировать с некоторой вероятностью газ, заполняющий СГМ, что вызывает вспышку самостоятельного газового разряда, если напряжение V, приложенное между катодом и анодом СГМ, превышает значение V₃, называемое напряжением зажигания. Величина V₃ зависит от радиусов анода r_a и катода r_к, давления Р и характеристик газа , g следующим образом:

.

Ток разряда приблизительно можно представить в виде , где R_b – внутреннее сопротивление счетчика. Величину (V–V₃) называют напряжением на счетчике. Величину R_b характеризует формула:

,

где l – длина чувствительного (газоразрядного) объема счетчика, K – эмпирическая константа.

Форма импульса напряжения , который образуется при включении несамогасящегося СГМ в электрическую цепь, показанную на рис.1, задается приблизительным выражением:

, для ,

где – постоянная времени электрической цепи (рис.1) с сопротивлением нагрузки R-счетчика и эквивалентной емкостью С, – момент времени, в который импульс достигает максимального амплитудного значения .

Для . Если , то для формула для имеет вид:

, для .

В самогасящемся СГМ для интервала от момента зажигания разряда до полного завершения активной стадии разряда зависимость величины импульса от времени имеет вид:

,

где – заряд, образовавшийся при разряде, С – эквивалентная емкость (рис. 1.), – скорость распространения разряда вдоль анода СГМ, t₀ – постоянная времени для данного СГМ.

Если сопротивление – невелико и процессом дрейфа ионов и ионной составляющей тока разряда можно пренебречь, то форма импульса принимает вид:

, для .

Приложение 4. Галогенные самогасящиеся сгм

Для возможности регистрации потока частиц счетчиком с самостоятельным разрядом, необходимо, чтобы самостоятельный разряд в нем длился время значительно меньшее, чем средний интервал времени между последовательными поступлениями регистрируемых частиц в его чувствительный объем, поскольку частицы, попавшие в счетчик в течение разряда, не инициализируют разрядов и не могут быть зарегистрированы. Поэтому самостоятельный разряд необходимо прерывать или, как говорят, «гасить». В 1937 г. Тростом было обнаружено явление самопроизвольного гашения разряда путем добавления к рабочему газу многоатомных молекул. Счетчики с самостоятельным гашением разряда (без внешнего управления ) называют самогасящимся.

В настоящее время известно несколько способов «быстрого» гашения разряда в СГМ. Наиболее распространенный способ заключается в наполнении счетчика многокомпонентным газом (из двух или трех газов). Часто рабочий газ является двухкомпонентным, состоящим из инертного газа 90-95 % (например, аргона) и галоидов или . Такие СГМ называют галогенными. Молекулы галоидов имеют более низкие потенциалы ионизации, чем атомы инертных газов. Для – 13,2 эВ, для – 12,8 эВ.

Молекулы галоидов:

– поглощают возникающее при разряде ультрафиолетовое излучение;

– при столкновении с ионами инертного газа отдают им электроны (т.е. происходит перезарядка и вместо ионов инертного газа образуется только ионы галоида);

– возбужденные молекулы галоида диссоциируют без излучения фотонов;

– при взаимодействии с катодом ионы галоида не стимулируют с поверхности катода образования в газе свободных электронов. Все эти факторы обусловливают образование вторичных лавин в газе, формирование послеимпульсов и продолжение процесса разряда в СГМ.

Молекулы галоида, диссоциировавшие в процессе разряда, в дальнейшем рекомбинируют, и состав газовой смеси СГМ остается постоянным.

Трехкомпонентный состав газовой смеси позволяет работать с галогенными СГМ при низком рабочем напряжении V~ 300 – 400 В. Такая газовая смесь состоит из аргона ~ 0,1%, галоида~ 0,1% и 99% – неона.

Первое возбужденное состояние неона является метастабильным и имеет энергию 16,57 эВ. В небольших энергетических полях происходит накопление возбужденных атомов неона, которые приобретают энергию возбуждения в разряде при взаимодействии с электронами. Возбужденные атомы неона передают затем энергию возбуждения атомам аргона путем соударений второго рода. В результате атомы аргона ионизируются, что ведет к росту числа свободных электронов в разряде. В таких условиях при малых напряжениях и напряженностях электрического поля разряд обусловлен ионизацией, происходящей при столкновениях с возбужденными атомами неона. Именно поэтому такие галогенные счетчики работают при небольшом рабочем напряжении, необходимом для образования атома неона в возбужденном метастабильном состоянии. Процесс возбуждения метастабильного состояния носит резонансный характер. Сечение этого процесса резко возрастает при энергии электронов, близкой к энергии возбуждения.

Увеличение содержания галоида в СГМ ведет к резкому уменьшению числа атомов неона, находящихся в метастабильном состоянии из-за столкновений последних с молекулами галоида. Это обеспечивает гашение разряда. В то же время увеличение содержание аргона препятствует возбуждению метастабильных состояний неона и поэтому ведет к увеличению рабочего напряжения СГМ.

21