Пропорциональный счётчик

газоразрядный прибор для регистрации ионизирующих излучении (См. Ионизирующие излучения), создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, теряемой в его объеме на ионизацию. Заряженная частица, проходя через газ, наполняющий П. с., создаёт на своём пути па́ры ион — электрон, число которых зависит от энергии, терямой частицей в газе. При полном торможении частицы в П. с. импульс пропорционален энергии частицы. Как и в ионизационной камере (См. Ионизационная камера), под действием электрического поля электроны движутся к аноду, ионы — к катоду. В отличие от ионизационной камеры вблизи анода П. с. поле столь велико, что электроны приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации. В результате вместо каждого первичного электрона на анод приходит лавина электронов и полное число электронов, собранных на аноде П. с., во много раз превышает число первичных электронов. Отношение полного числа собранных электронов к первоначальному количеству называется коэффициентом газового усиления (в формировании импульса участвуют также и ионы). В П. с. обычно катодом служит цилиндр, а анодом — тонкая (10—100 мкм) металлическая нить, натянутая по оси цилиндра (см. рис.). Газовое усиление осуществляется вблизи анода на расстоянии, сравнимом с диаметром нити, а весь остальной путь электроны дрейфуют под действием поля без «размножения». П. с. заполняют инертными газами (рабочий газ не должен поглощать дрейфующие электроны) с добавлением небольшого количества многоатомных газов, которые поглощают фотоны, образующиеся в лавинах.

Типичные характеристики П. с.: коэффициент газового усиления Пропорциональный счётчик 10³—10⁴ (но может достигать 10⁶ и больше); амплитуда импульса Пропорциональный счётчик 10^-2 в при ёмкости П. с. около 20 пкф; развитие лавины происходит за время Пропорциональный счётчик 10^-9—10^-8 сек, однако момент появления сигнала на выходе П. с. зависит от места прохождения ионизующей частицы, т. е. от времени дрейфа электронов до нити. При радиусе Пропорциональный счётчик 1 см и давлении Пропорциональный счётчик 1 атм время запаздывания сигнала относительно пролёта частицы Пропорциональный счётчик 10^-6 сек. По энергетическому разрешению П. с. превосходит Сцинтилляционный счётчик, но уступает полупроводниковому детектору (См. Полупроводниковый детектор). Однако П. с. позволяют работать в области энергий кэв,где полупроводниковые детекторы неприменимы.

П. с. используются для регистрации всех видов ионизирующих излучений. Существуют П. с. для регистрации α-частиц, электронов, осколков деления ядер и т.д., а также для нейтронов, гамма- и рентгеновских квантов. В последнем случае используются процессы взаимодействия нейтронов, γ- и рентгеновских квантов с наполняющим счётчик газом, в результате которых образуются регистрируемые П. с. вторичные заряженные частицы (см. Нейтронные детекторы). П. с. сыграл важную роль в ядерной физике 30—40-х гг. 20 в., являясь наряду с ионизационной камерой практически единственным спектрометрическим детектором.

Второе рождение П. с. получил в физике частиц высоких энергий в конце 60-х гг. в виде пропорциональной камеры, состоящей из большого числа (10²—10³) П. с., расположенных в одной плоскости и в одном газовом объёме. Такое устройство позволяет не только измерять ионизацию частицы в каждом отдельном счётчике, но и фиксировать место её прохождения. Типичные параметры пропорциональных камер: расстояние между соседними анодными нитями Пропорциональный счётчик 1—2 мм, расстояние между анодной и катодной плоскостями Пропорциональный счётчик1 см; разрешающее время Пропорциональный счётчик 10^-7сек.Развитие микроэлектроники (См. Микроэлектроника) и внедрение в экспериментальную технику ЭВМ позволили создать системы, состоящие из десятков тыс. отдельных нитей, соединённых непосредственно с ЭВМ, которая запоминает и обрабатывает всю информацию от пропорциональной камеры. Т. о., она является одновременно быстродействующим спектрометром и трековым детектором.

В 70-х гг. появилась дрейфовая камера, в которой для измерения места пролёта частицы используется дрейф электронов, предшествующий образованию лавины. Чередуя аноды и катоды отдельных П. с. в одной плоскости и измеряя время дрейфа электронов, можно измерить место прохождения частицы через камеру с высокой точностью (Пропорциональный счётчик 0,1 мм) при числе нитей в 10 раз меньше, чем в пропорциональной камере. П. с. применяются не только в ядерной физике, но и в физике космических лучей (См. Космические лучи), астрофизике, в технике, медицине, геологии, археологии и т.д. Например, с помощью установленного на «Луноходе-1» П. с. по рентгеновской флюоресценции производился химический элементный анализ вещества поверхности Луны.

Лит.: Векслер В., Грошев Л., Исаев Б., Ионизационные методы исследования излучений, М. — Л., 1949; Принципы и методы регистрации элементарных частиц, пер. с англ., М., 1963; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, [ч. 1]).

В. С. Кафтанов, А. В. Стрелков.

Схема пропорционального счетчика : а — область дрейфа электронов; б — область газового усиления.

ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК - газоразрядный детектор частиц, создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы. Пропорциональный счетчик - цилиндрический конденсатор с нитью в качестве анода, заполнен инертным газом. Используется для регистрации как заряженных (?-частиц, электронов, ионов и т. д.), так и нейтральных частиц (нейтронов, ?-квантов) по вторичным заряженным частицам (протоны отдачи, электроны и т. д.).

proportional counter

proportional counter

ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК

газоразрядный детектор ч-ц, создающий сигнал, амплитуда к-рого пропорц. энергии, выделенной в его объёме, регистрируемой ч-цей. При полном торможении ч-цы в П. с. его импульс пропорц. энергии ч-цы. В отличие от ионизационной камеры, вблизи анода П. с. электрич. поле Е столь велико, что первичные эл-ны приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации. В результате на анод приходит лавина эл-нов. Отношение полного числа собранных эл-нов к первоначальному их числу наз. к о э ф ф и ц и е н т о м г а з о в о г о у с и л е н и я М, к-рый тем больше, чем больше величина Е/р (р — давление газа; в формировании импульса участвуют и ионы). В П. с. обычно используют коаксиальные электроды: катод — цилиндр, анод — тонкая (10—100 мкм) нить, натянутая по оси цилиндра (рис.). Газовое усиление осуществляется вблизи анода на расстоянии, сравнимом с диаметром нити, а весь остальной путь эл-ны дрейфуют в поле Е без «размножения». П. с., как правило, заполняют инертными газами с добавлением небольшого кол-ва многоатомных газов.

Схема пропорц. счётчика: а — область дрейфа электронов; б — область газового усиления.

Типичные хар-ки П. с.: M=103—104 (но может достигать 106); амплитуда импульса =10-2 В при электрич. -ёмкости самого П. с. ок. 20 пФ; развитие лавины происходит за время =10-9—10-8 с, однако момент появления сигнала на выходе П. с. зависит -от места прохождения ионизующей ч-цы, т. е. от времени дрейфа первичных эл-нов до анода. При радиусе =1 см и давлении 1 атм время срабатывания П. с. относительно пролёта ч-цы =10-7—10-8 с достигает 10-6 с.

П. с. используются для регистрации всех видов ч-ц: a-частиц, эл-нов, осколков деления атомных ядер и т. д., а также для нейтронов, гамма- и рентг. квантов. В случае незаряж. ч-ц регистрируются вторичные заряж. ч-цы, возникающие в процессе вз-ствия нейтральных ч-ц с наполняющим счётчик газом (эл-ны, протоны отдачи и др.).

П. с. сыграл важную роль в развитии яд. физики довоенного времени, являясь наряду с ионизац. камерой практически единств. электронным спектрометрич. детектором.

В кон, 60-х гг. в физике ч-ц высоких энергий начала применяться п р о п о р ц и о н а л ь н а я к а м е р а, состоящая из большого числа (102—103) П. с., расположенных в одной плоскости и часто в одном газовом объёме. Такая геометрия позволяет по регистрации ч-ц в отдельных П. с. определить место прохождения ч-цы. Расстояние между соседними анодными нитями. =1—2 мм, расстояние между анодной и катодной плоскостями =1 см, разрешающее время =10-7 с. Развитие микроэлектроники и внедрение в эксперим. технику ЭВМ позволили создать камеры, состоящие из десятков тыс. нитей, соединённых -с ЭВМ, к-рая запоминает и обрабатывает всю информацию от пропорц. камеры. Такая камера — одновременно быстродействующий спектрометр и трековый детектор.

В 70-х гг. появилась д р е й ф о в а я к а м е р а, в к-рой для измерения координаты места пролёта ч-цы используется дрейф эл-нов, предшествующий образованию лавины. Чередуя аноды и катоды отд. П. с. в одной плоскости и измеряя время дрейфа эл-нов, можно измерить место прохождения ч-цы через камеру с высокой точностью (=0,1 мм) при числе нитей в =10 раз меньше, чем в пропорц. камере.

П. с. применяются в яд. физике и в физике ч-ц высоких энергий (в экспериментах на ускорителях и в косм. лучах), а также в астрофизике, геологии, археологии и др. С помощью П. с., установленного на «Луноходе-1», по спектру рентг. флюоресценции был произведён хим. элементный анализ в-ва поверхности Луны.

пропорциона́льный счётчик

газоразрядный детектор частиц, создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы. Пропорциональный счётчик — цилиндрический конденсатор с нитью в качестве анода, заполнен инертным газом. Используется для регистрации как заряженных (α-частиц, электронов, ионов и т. д.), так и нейтральных частиц (нейтронов, γ-квантов) по вторичным заряженным частицам (протоны отдачи, электроны и т. д.).

* * *

ПРОПОРЦИОНА́ЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК, газоразрядный детектор частиц, создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы. Пропорциональный счетчик — цилиндрический конденсатор с нитью в качестве анода, заполнен инертным газом. Используется для регистрации как заряженных (a-частиц, электронов, ионов и т. д.), так и нейтральных частиц (нейтронов, g-квантов) по вторичным заряженным частицам (протоны отдачи, электроны и т. д.).

proportional counter

* * *

proportional counter

contatore proporzionale

пропорці́йний лічи́льник

пропорці́йний лічи́льник

газоразрядный детектор частиц, создающий сигнал, амплитуда к-рого пропорциональна энергии регистрируемой частицы. П. с.- цилиндрич. конденсатор с нитью в качестве анода, заполнен инертным газом. Используется для регистрации как заряженных (а-частиц, электронов, ионов и т. д.), так и нейтральных частиц (нейтронов, у-квантов) по вторичным заряженным частицам (протоны отдачи, электроны и т.д.).