Сцинтилляционные счетчики
Д
ействие
их основано на явлении люминесценции
веществ под ударом заряженных частиц.
Метод счета вспышек флуоресцирующего
вещества (или метод сцинтилляций) был
впервые применен Резерфордом для
исследования строения атомного ядра.
Современное воплощение этой идеи мало
напоминает прибор Резерфорда. Вместо
визуального счета сцинтилляций
используются сцинтилляционные счетчики,
в которых роль газа выполняет многокаскадный
фотоэлектронный умножитель.
Такой счетчик состоит из флуоресцирующего вещества, в котором частицы, обладающие достаточно большой энергией вызывают сцинтилляционные вспышки. Каждая вспышка действует на фотокатод электронного умножителя и выбивает из него электроны.
Эти электроны, пройдя несколько каскадов умножителя, дают на выходе импульс тока, который подается на вход усилителя и приводит в действие счетчик импульсов.
На осциллографе можно получить регистрирующую кривую, показывающую интенсивность отдельных импульсов. Эта интенсивность пропорциональна энергии частицы. Так определяют не только число частиц, но и распределение их по энергиям.
Черенковские счетчики
Согласно теории относительности скорость электрона не может превосходить скорость света в вакууме. При движении электрона в среде с показателем преломления «n» его скорость может оказаться больше фазовой скорости света в данной среде «с/n», т.е. с/n<V<c. В этом случае наблюдается электромагнитное излучение, которое называется свечением Вавилова-Черенкова.
О
собенность
этого излучения состоит в том, что оно
распространяется вдоль конической
поверхности вперед по направлению
движения частицы.
Это излучение можно сравнить с образованием носовой волны от корабля. В этом случае скорость корабля больше, чем скорость волн на поверхности воды. То же мы имеем и при свечении Вавилова-Черенкова.
Заряженая частица движется вдоль осевой линии и создает по пути электромагнитное поле.
Это поле создает в среде электромагнитное возмущение, вследствие чего, каждая точка оси становится источником сферических волн. Имеется один-единственный угол, при котором эти сферические волны совпадут по фазе и образуют единый фронт.
Величина этого угла равна
,
где c – скорость света в вакууме;
V- скорость света в среде;
n- показатель преломления среды.
Приборы, использующие свечение Вавилова-Черенкова для регистрации заряженных частиц, называются черенковскими счетчиками. Схема такого счетчика изображена на рисунке.
Заряженные частицы проникают вдоль оси в блок из органического стекла, где возникает свечение Вавилова-Черенкова. Это излучение фокусируется линзой и, после прохождения через диафрагму, попадает на фотоумножитель и далее регистрируется так же, как в сцинтилляционных счетчиках.
У счетчиков Черенкова имеется множество преимуществ. К ним относятся:
высокая скорость счета;
возможность определения зарядов частиц, движущихся со скоростью близкой к скорости света.
Только при помощи счетчиков Черенкова могут решаться такие важные задачи, как прямое определение скорости заряженной частицы, определение направления, в котором движется сверхбыстрая частица и т.д.