Введение
Детектор газовой ионизации
Пропорциональный счетчик – это тип газового ионизирующего детектора, используемый для измерения частиц ионизирующего излучения. Его ключевая особенность заключается в способности измерять энергию падающего излучения, генерируя выходной импульс детектора, пропорциональный энергии излучения, поглощенной детектором в результате ионизирующего события; отсюда и название детектора. Он широко применяется там, где необходимо знать энергетические уровни падающего излучения, например, для различения альфа- и бета-частиц или точного измерения дозы рентгеновского излучения. Пропорциональный счетчик использует комбинацию принципов работы трубки Гейгера-Мюллера и ионизационной камеры, функционируя в промежуточной области напряжения между ними. Сопровождающий график демонстрирует область рабочих напряжений пропорционального счетчика для коаксиальной цилиндрической геометрии.
The proportional counter is a type of gaseous ionization detector device used to measure particles of ionizing radiation. The key feature is its ability to measure the energy of incident radiation, by producing a detector output pulse that is proportional to the radiation energy absorbed by the detector due to an ionizing event; hence the detector's name. It is widely used where energy levels of incident radiation must be known, such as in the discrimination between alpha and beta particles, or accurate measurement of X ray radiation dose. A proportional counter uses a combination of the mechanisms of a Geiger–Müller tube and an ionization chamber, and operates in an intermediate voltage region between these. The accompanying plot shows the proportional counter operating voltage region for a co axial cylinder arrangement.
Газовые смеси
Обычно детектор заполняется благородным газом, поскольку они обладают самыми низкими потенциалами ионизации и химически инертны. Как правило, используются неон, аргон, криптон или ксенон. Низкоэнергетические рентгеновские лучи лучше всего регистрируются с использованием более легких ядер (неона), которые менее чувствительны к фотонам с более высокой энергией. Криптон или ксенон выбирают для регистрации рентгеновских лучей более высокой энергии или при необходимости более высокой эффективности. Часто к основному газу добавляют гаситель. Популярной смесью является P10 (10% метан, 90% аргон). Типичное рабочее давление составляет 1 атмосферу (приблизительно 100 кПа).
Спектроскопия
Пропорциональность между энергией заряженной частицы, проходящей через камеру, и общим созданным зарядом делает пропорциональные счетчики полезными для спектроскопии заряженных частиц. Измеряя общий заряд (временной интеграл электрического тока) между электродами, можно определить кинетическую энергию частицы, поскольку количество ионных пар, создаваемых падающей ионизирующей заряженной частицей, пропорционально ее энергии. Однако энергетическое разрешение пропорционального счетчика ограничено, так как как начальное событие ионизации, так и последующее событие "умножения" подвержены статистическим флуктуациям, характеризующимся стандартным отклонением, равным квадратному корню из среднего числа образованных пар. Однако на практике эти флуктуации оказываются не такими значительными, как можно было бы предсказать, благодаря эмпирическому фактору Фано, который их уменьшает. Данный принцип применим ко всем технологиям радиационных приборов и служит полезным руководством для сравнения и использования пропорциональных счетчиков.