Пропорциональный счетчик

Энергию электронов в ионизационной камере не измерить: энергия электрона должна быть мала, чтобы пробег укладывался в объеме камеры, но тогда амплитуда импульса составит микровольты. Применяют газовое усиление.

Газовое усиление это увеличение количества свободных зарядов в объёме детектора за счёт того, что первичные электроны на своём пути к аноду в больших электрических полях приобретают энергию, достаточную для ударной ионизации нейтральных

Рис.4 Пропорциональный счетчик

атомов рабочей среды детектора (для этого надо, чтобы на длине свободного пробега λ в электрическом поле напряженностью E электрон набирал энергию, бо́льшую энергии ионизации атома e E λ > E_ион). Возникшие при этом новые электроны в свою очередь успевают приобрести энергию достаточную для ионизации ударом. Таким образом, к аноду будет двигаться нарастающая электронная лавина. Коэффициент газового усиления может достигать 10³ - 10⁴. В названии счетчика отражено то, что в этом приборе амплитуда импульса тока (или полный собранный заряд) остаётся пропорциональной энергии, затраченной заряженной частицей на первичную ионизацию среды детектора. Таким образом, пропорциональный счётчик способен выполнять функции спектрометра, как и ионизационная камера.

В пропорциональном счётчике обычно катодом служит цилиндр, а анодом - тонкая (10-100 мкм) металлическая нить, натянутая по оси цилиндра (см. рис.4). Распределение напряженности поля E по радиусу выглядит следующим образом:

То есть условия для ударной ионизации выполняются только в узкой области около анода. В остальной, бо́льшей части объема электроны просто дрейфуют к аноду. Этим достигается независимость амплитуды импульса от траектории пролета в счетчике. Газовый разряд несамостоятельный, т.е. такой, что гаснет при прекращении внешней ионизации.

Пропорциональные счетчики используются в основном для измерения излучения малых энергий (порядка десятков килоэлектронвольт). Пропорциональный счетчик может быть использован и для регистрации нейтронов при наполнении, например, газом BF. Нейтроны регистрируются по продуктам реакции n + B → Li + He (с выделением энергии 2.8 МэВ), эффективное сечение которой очень велико.