Регистрация гамма-излучения

Методы регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их способности производить ионизацию и возбуждение атомов среды. Заряженные частицы вызывают эти процессы непосредственно, а гамма-кванты обнаруживаются по ионизации, вызываемой быстрыми заряженными частицами, возникающими в результате их взаимодействия с электронами и ядрами атомов среды.

Одним из наиболее распространенных устройств для измерения интенсивности гамма-излучения является счетчик Гейгера-Мюллера (рис.5.2), действие которого основано на ионизации газовой среды частицами. Он представляет собой тонкостенный проводящий цилиндр,

Рис.5.2. Электрическая схема счётчика Гейгера.

заполненный газом при пониженном давлении. По оси цилиндра натянута тонкая металлическая нить. Между нитью (анодом) и цилиндром (катодом) возникает напряжение около 400 В. Анод счетчика соединен с положительным полюсом источника ЭДС через сопротивление R~ 10⁹ Ом.

Механизм регистрации гамма-излучения основан на вторичной ионизации. Пролетающие через счетчик гамма-кванты выбивают из катода быстрые электроны, которые и вызывают ионизацию атомов газа. Возникающие при этом ионы и электроны движутся под действием приложенного к электродам напряжения и вызывают импульсы тока. Число импульсов тока пропорционально интенсивности падающего излучения. Для измерения числа импульсов счетчик через конденсатор С подключен к пересчетному устройству.

Счетчики Гейгера-Мюллера работают при таком напряжении на электродах, что образующиеся в результате ионизации ионы и электроны приобретают под действием электрического поля энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов газа при соударениях. Это приводит к лавинообразному нарастанию числа ионов и электронов в счетчике -процесс носит характер самостоятельного газового разряда (поддерживается после прекращения внешнего воздействия). Для регистрации счетчиком отдельных частиц возникший разряд следует гасить. Для этого в цепь анода включается высокоомное сопротивление R (рис.5.2). На этом сопротивлении происходит большое падение напряжения, в результате чего разность потенциалов на электродах счетчика уменьшается настолько, что окажется недостаточной для поддержания самостоятельного газового разряда: разряд погасится до попадания в счетчик другого гамма-кванта. Временное разрешение счетчиков Гейгера-Мюллера составляет 10^-3 -10^-7 с, что позволяет регистрировать до нескольких тысяч проходящих через счетчик гамма-квантов в секунду.