Счетчик Гейгера-Мюллера

Счетчики Гейгера-Мюллера - самые распространенные детекторы ионизирующего излучения. Газовый разряд в них самостоятельный, т.е. такой, что, возникнув, будет существовать и без внешней ионизации, если не принять меры для его гашения. Конструктивно счётчик Гейгера устроен также как пропорциональный счётчик, т.е. представляет собой цилиндрический конденсатор, заполненный инертным газом (рис.4). К внутреннему электроду (тонкой металлической нити) приложен положительный потенциал, к внешнему – отрицательный. Функционально счётчик Гейгера также в основном повторяет пропорциональный счётчик, но отличается от последнего тем, что за счёт более высокой разности потенциалов на электродах работает в таком режиме, когда достаточно появления в объёме детектора одного электрона, чтобы развился мощный лавинообразный процесс, обусловленный вторичной ионизацией.

В пропорциональном счётчике газовый разряд развивается только в части объёма газа. В ней частица производит первичную ионизацию, а затем и лавину электронов. С повышением напряжения (в счетчике Гейгера-Мюллера сотни вольт) критическая область расширяется. Возбужденные молекулы и ионы газа испускают фотоны, которые за счет фотоэффекта вырывают электроны из катода. Последние дают начало новым лавинам электронов в объёме счётчика, не занятом газовым разрядом от первичной ионизации. Электроны могут выбиваться из катода и положительными ионами в процессе нейтрализации, так как энергия ионизации атомов всегда больше работы выхода из металла катода. Возникает самостоятельный разряд, для гашения которого нужно принимать дополнительные меры. Например, добавление в трубку многоатомных газов (пары этилового спирта). Пары спирта интенсивно поглощают фотоны с энергиями, достаточными для вырывания фотоэлектронов. При этом молекула возбуждается и диссоциирует, не испуская электронов. Ионы аргона, сталкиваясь с молекулами спирта, нейтрализуются. Получившийся ион спирта на катоде разваливается, не вырывая электрон.

Рис.5 Счетная характеристика

Счетчики с многоатомными газами называют самогасящимися. В несамогасящихся счетчиках с целью гашения газового разряда в анодную цепь включается высокоомное сопротивление нагрузки (порядка I0⁸— 10⁹ Ом). Импульс тока счетчика, вызванный движением ионов, создает на этом сопротивлении большое падение напряжения, поэтому напряжение на аноде счетчика значительно уменьшается и разряд прекращается.

В счетчиках Гейгера-Мюллера (с самостоятельным разрядом) амплитуда выходного импульса достигает десятков вольт и НЕ зависит от начальной ионизации. Такой прибор пригоден только для счета частиц. Разрешающее время у этих счетчиков довольно велико: 10^-3 - 10^-5 с.

Важной технической характеристикой счетчика Гейгера-Мюллера является счетная характеристика - зависимость числа отсчетов от приложенного напряжения (рис.5). Эта характеристика имеет вид кривой с очень широким почти горизонтальным участком, называемым плато. Счетчик тем лучше, чем шире плато и меньше его наклон.