Радиоактивных излучений и частиц

Практически все методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их способности производить ионизацию и возбуждение атомов среды. Вторичные эффекты, сопровождающие рассмотренные процессы, такие как вспышка света, электрический ток, потемнение фотопластинки, позволяют регистрировать пролетающие частицы, считать их, отличать друг от друга и измерять энергию.

Сцинтилляционный метод. Сцинтилляцией (scintillation – мерцание) – называется кратковременная слабая вспышка света, возникающая при прохождении ионизирующей частицы в среде, способной люминесцировать. Счетчик, основными элементами которого являютсясцинтиллятор и фотоэлектрический умножитель, позволяет преобразовывать слабые световые вспышки в электрические импульсы, регистрируемые электронной аппаратурой. Такой счетчик позволяет не только определять число частиц, но и идентифицировать их и определять энергии.

Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера-Мюллера) представляет собой проводящий цилиндр (катод) с натянутой вдоль оси цилиндра тонкой металлической нитью (анод), изолированный от катода. Пространство между электродами заполнено инертным газом. Meжду анодом и катодом создается высокая разность потенциалов (порядка 300-400 В). Нить через сопротивление R соединяется с землей. Поскольку газ в трубке является диэлектриком, то при напряжении, недостаточном для его пробоя, и отсутствии радиоактивных излучений тока в цепи счетчика нет. Если возникающая в процессе радиоактивного распада частица попадает в пространство между электродами счетчика, то она производит ионизацию атомов газа.

Образовавшиеся в газе электроны и ионы будут притягиваться полем к электродам. Так как поле неоднородно и сильно возрастает вблизи нити, то движущийся к нити электрон на длине своего свободного пробега приобретает кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации. В результате возникновения лавинного процесса ионизации на нить попадет значительное число электронов, что и является причиной изменения потенциала нити, фиксируемого счетным механизмом.

Появившийся благодаря этому импульс тока регистрируется специальной электрической схемой и фиксируется электромеханическим счетчиком импульсов.

Счет числа частиц, проходящих через счетчик, возможен, если разряд, вызванный каждой заряженной частицей, будет гаситься. В зависимости от механизма гашения разряда счетчики подразделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся.

В несамогасящихся счетчиках для гашения разряда в цепь включается высокоомное сопротивление R порядка 10⁹ 0м. Падение напряжения на сопротивлении R вызывает снижение разности потенциалов на электродах счетчика и приводит к гашению в нем ионизационного разряда.

В самогасящихся счетчиках разряд прекращается благодаря наполнению счетчика специальной "гасящей смесью", состоящей обычно из аргона при давлении около 12 ГПа с добавкой многоатомного газа (паров спирта или этана, этилена и др.).