Пропорциональные счетчики

Пропорциональном счетчик – газовый детектор, в котором реализованы условия области III зависимости тока от разности потенциалов (см. рис.1.1).

Для регистрации нейтронов используются пропорциональные счетчики с твердым (аморфный ¹⁰B) или газообразным (¹⁰BF₃ или ³He) радиаторами. Пропорциональный счетчик состоит из тонкостенного трубчатого катода и коаксиального анода в виде тонкой нити (диаметром менее 0.1 мм). Напряженность электрического поля в такой системе растет по мере приближения к аноду:

(1.3)

где : U - разность потенциалов между катодом и анодом;

R_A и R_K - радиусы анода и катода.

В тонком слое вблизи анода достигается напряженность поля (2-5)10⁴ В/см, достаточная для ударной ионизации молекул газа движущимися к аноду электронами. Коэффициент газового усиления в пропорциональных счетчиках достигает величины 10 - 100, т. e. амплитуда тока через пропорциональный счетчик в 10 - 100 раз больше, чем в режиме без газового усиления. Поскольку газовое усиление имеет место лишь в тонком слое вблизи анода, то коэффициент газового усиления практически не зависит от места возникновения первичной ионизации. Лавина захватывает область, соответствующую проекции следа частицы на анод. Лавины в детекторе возникают не только вследствие ударной ионизации, но и в результате фотоэффекта при поглощения фотонов, испущенных возбужденными атомами и молекулами.

Пропорциональные счетчики с подходящими радиаторами используют для измерений нестационарных нейтронных полей, пространственных распределений, если не нужно учитывать возмущение счетчиком нейтронного поля, а также в дозиметрических приборах.

Самогасящиеся счетчики Гейгера - Мюллера (сгм)

Газовый ионизационный детектор, работающий в области самоподдерживающегося газового разряда (область V на рис. 1.1), обладающий внутренним свойством гасить разряд, возникший в нём при попадании ионизирующей частицы, называют самогасящимся счетчиком Гейгера - Мюллера.

В альтернативном, несамогасящемся СГМ, для гашения разряда используют специальные, часто очень сложные, схемные решения: например, на какое то время уменьшают разность потенциалов на электродах счетчика.

Наибольшее распространение получили самогасящиеся СГМ, заполненные аргоном с добавкой паров этилового спирта.

Особенности и область использования сгм

Большая амплитуда (1-2В) сигнала, возникающего на нагрузочном сопротивлении, обусловила его широкое применение в простой радиометрической аппаратуре. Плохое временное разрешение (>1 мс) не позволяет использовать его для измерений высокоинтенсивных потоков частиц.

При исследовании нейтронных полей СГМ находит применение для измерений потоков ионизирующих излучений, испускаемых облученными в нейтронном поле образцами.

Коронные счетчики медленных нейтронов

Коронными счетчиками называют ещё один класс газовых детекторов, работающий в области самоподдерживающегося коронного разряда (область V на рис. 1.1). Конструкционно коронные счетчики подобны пропорциональным. Условия для возникновения самоподдерживающегося коронного разряда в них создают применением тонкого анода, выбором напряжения питания, превышающего порог зажигания коронного разряда, и введением ограничивающего ток сопротивления в цепь питания счетчика.

В коронном разряде, даже в отсутствие ионизирующих частиц, вблизи анода постоянно возникают электронные лавины, создающие флюктуации тока, текущего через детектор. Эти флюктуации создают нежелательные шумовые сигналы

Коронные счетчики используют для детектирования медленных нейтронов. При попадании в рабочий объем счетчика сильно ионизующей частицы (например,  - частицы из реакции ¹⁰B(n,)) в нем одновременно возникает большое число электронных лавин (около 10⁴), и формируется сигнал, амплитуда которого превышает уровень шумов коронного разряда..

. Чувствительный слой (радиатор) из аморфного бора с естественной концентрацией ¹⁰В толщиной 0,0008 – 0,001 г/см² нанесен на внутреннюю поверхность катода. Счетчики с твердым радиатором заполнены аргон - неоновой смесью под давлением ниже атмосферного Имеются модификации счетчиков типа СНМ с твердым радиатором, обогащенным изотопом ¹⁰B до 80%, а также с газообразным радиатором из BF₃ или ³Не.