3.2.2. Газоразрядный счетчик
Газоразрядный счетчик представляет собой устройство, состоящее из замкнутого резервуара из двух электродов, между которыми находится газовая среда, где и создается электрическое поле. В отличие от ионизационной камеры, работающей в режиме насыщения, в счетчике используется режим ударной ионизации. Рабочее напряжение счетчиков составляет 410±30 В. Величина рабочего напряжения зависит от конструкции счетчика и состава заполняющей его газовой смеси.
Газоразрядный счетчик выполняется в виде тонкого металлического цилиндра, служащего его внешним отрицательным электродом (рис. 15).
Рис. 17. Газоразрядный счетчик:
1 – металлический цилиндр (отрицательный электрод); 2 – тонкая металлическая нить (положительный электрод); 3 – изоляторы; 4 – выводные контакты; 5 – газовая среда, смесь инертных газов с галогенами при пониженном давлении
С торцов цилиндр закрыт изоляторами, между которыми натянута тонкая металлическая нить, совмещающаяся с положительным электродом. Оба электрода соединяются с контактами. Рабочий объем счетчика заполняется не воздухом, а газами, атомы которых обладают незначительной способностью к захвату электронов. К ним, в частности, относятся инертные газы с полностью заполненными внешними электронными орбитами атомов – аргон, неон, гелий.
Давление газа внутри счетчика значительно меньше атмосферного (100–200 мм рт.ст.). При этом уменьшается вероятность столкновения электронов с атомами и молекулами и между двумя очередными столкновениями они приобретают большие скорости и энергии, необходимые для ударной ионизации.
Для регистрации альфа-излучений (и бета-излучений малых энергий) применяются торцовые счетчики (рис. 16), называемые так потому, что частицы проникают в них через входное окно на торце. Они представляют собой стеклянный баллон, на внутренней поверхности которого нанесен тонкий слой меди, служащий отрицательным электродом. По центральной оси баллона укреплена стальная или вольфрамовая нить, являющаяся электродом. От обоих электродов сделаны выводы к наружным контактам. На конце положительного электрода имеется стеклянный шарик, благодаря которому устраняются ложные разряды. Входное окно закрыто тонкой слюдяной пленкой (2–10 мг/см2).
Так как механическая прочность слюдяной пленки невелика, то внутреннее давление в торцевых счетчиках близко к атмосферному.
Рис. 18. Торцовый альфа-счетчик:
1 – выводной контакт положительного электрода; 2 – стеклянный баллон; 3 – положительный электрод; 4 – выводной контакт отрицательного электрода; 5 – отрицательный электрод; 6 – стеклянный шарик; 7 – входное окно (слюда)
Альфа-частицы, проникая через входное окно и распространяясь вдоль оси счетчика, создают на своем пути колонну ионов большой плотности. Поскольку эта колонна оказывается перпендикулярной к силам электрического поля, то ионы разных знаков быстро расходятся друг от друга, этим уменьшается вероятность их рекомбинации.
Для регистрации нейтронных излучений используются счетчики, наполненные борсодержащими газами (BF3) или водородом, или электродами, покрытыми твердым бором или водосодержащими веществами. Такие счетчики работают при напряжениях около 1400 В, имеют плато шириной 200-250 В.