Пропорциональные счетчики

Возрастание напряжения на электродах счетчика приводит к увеличению скорости электронов, что вызывает ударную ионизацию. Образовавшийся в результате ионизации свободный электрон разгоняется высоким электрическим полем и при движении от катода к аноду ионизирует новые атомы, встречающиеся ему на пути.

Ar + ē = Ar⁺ + 2ē

Происходит «газовое усиление» и лавинообразное увеличение числа ионов. То есть, каждый рентгеновский квант порождает целую лавину электронов.

Происходит пробой газа и возникает кратковременный газовый разряд. На сопротивлении, включенном в цепь источника тока, возникает импульс напряжения, который измеряется с помощью электронной схемы.

Каждый рентгеновский квант в зависимости от его энергии (длины волны) образует большее или меньшее число электронов и ионов. Чем больше энергия рентгеновского кванта, тем большую энергию он сообщает электрону, выбитому им из атома, и тем больше электронов образуется при дальнейшем процессе. Амплитуда импульса (скачок потенциала) в этих условиях меняется пропорционально энергии фотона и составляет 10^-4 ... 10^-2 В.

График импульсов напряжения на резисторе счетчика при регистрации фотонов рентгеновского излучения.

Прибор, работающий в этой области, называется пропорциональным счетчиком (U ~ от 600 до 1500 В).

В пропорциональном счетчике амплитуда импульса напряжения зависит от энергии рентгеновского фотона, такой счетчик не только фиксирует излучение, но и разлагает его по величине энергии фотонов.

Поэтому их можно использовать для регистрации рентгеновского спектра без предварительного разложения его на кристалле в бескристальных спектрометрах.

Бескристальные спектрометры состоят из источника РФ- излучения, держателя пробы и пропорционального счетчика с электронной измерительной системой.

Такие спектрометры применяют для рентгено-флуоресцентного и для рентгено-абсорбционного анализа.

Основным недостатком этих приборов является их малая разрешающая способность.

счетчик Гейгера-Мюллера

Если между катодом и анодом приложить напряжение U > 1500 В (больше напряжения пробоя газа) в счетчике возникает самостоятельный газовый разряд, кинетическая энергия электронов оказывается столь высока, что возникает лавинная ударная ионизация атомов газа.

Сила тока в резисторе перестает зависеть от энергии рентгеновского фотона, влетевшего в детектор. Кинетическая энергия электронов в этих условиях определяется, в основном, напряжением на электродах.

Величина сигнала, снятого с измерительного прибора, пропорциональна числу рентгеновских квантов, попавших в счетчик за все время измерения, и не зависит от длины волны рентгеновских квантов. Счетчик Гейгера-Мюллера обладает высокой чувствительностью, поэтому с его помощью можно обнаружить и измерить очень слабые рентгеновские линии.

В ионизационных счетчиках происходит регистрация каждого отдельного фотона и их счет. Поэтому эти детекторы и называют счетчиками фотонов.

В современных рентгенвских спектрометрах сигнал с резистора подается на компьютер и счет фотонов происходит автоматически.

Электроны в счетчике двигаются к аноду (к металлической нити, натянутой вдоль оси цилиндра), а положительно заряженные ионы - к катоду (к поверхности цилиндра). Вблизи нити скапливается большое количество электронов, обладающих кинетической энергией, достаточной для ионизации атомов инертного газа. В результате в этом объеме счетчика образуется много и ионов и электронов. Но электроны очень быстро всего за 10^-7 сек. осаждаются на нити, а тяжелые ионы за это время не могут далеко отойти от анода и создают вокруг него экран, благодаря которому уменьшается кинетическая энергия электронов и становиться невозможной ионизация электронным ударом.

Ток при этом счетчиком не фиксируется. По мере передвижения ионов к катоду их экранирующее действие уменьшается и через 10^-4 с. счетчик опять начнет фиксировать импульс напряжения. Время, в течение которого импульс напряжения не может быть зарегистрирован, называется “мертвым временем” счетчика.

Сцинтилляционный счетчик

1 – сцинтиллятор – цилиндр (пластинка) с фосфоресцирующим веществом например: KI×Ta иодида калия активированного таллием, ZnS сульфида цинка, нафталина.

2 - рентгеновское излучение;

3 - видимый свет;

4 - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Рентгеновское излучение (2), попадая на пластинку из фосфоресцирующего вещества (1), преобразуется в видимый свет (3), который, попадая на ФЭУ (4), вызывает фототок, регистрируемый электронной схемой.

Сцинтилляционный счетчик реагирует на изменение энергии рентгеновских фотонов, поэтому он может быть использован в бескристальных спектрометрах.

полупроводниковые детекторы (ППД)

1 – пластинка монокристалла полупроводника (Si, Ge или CdS);

2 – контактное кольцо;

3 – металлическая пластинка.

При облучении кристалла полупроводника рентгеновским излучением в нем появляются носители зарядов:

- электроны (единичный отрицательный заряд);

- дырки (единичный положительный заряд);

При этом сопротивление полупроводника резко уменьшается, это регистрируется электронной схемой.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 344; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!