К регистрирующему устройству. Работа счетчика основана на ударной ионизации

Работа счетчика основана на ударной ионизации. Гамма – кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счетчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный заряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается и настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

Важной характеристикой счетчика является его эффективность. Не все -фотоны, попавшие на счетчик, дадут вторичные электроны и будут зарегистрированы, так как акты взаимодействия - лучей с веществом сравнительно редки, и часть вторичных электронов поглощается в стенках прибора, не достигнув газового объема.

Отношение числа фотонов N, зарегистрированных счетчиком, к числу фотонов N_0, попавших на счетчик, называется эффективностью счетчика к - излучению:

= (1)

Эффективность счетчика зависит от толщины стенок счетчика, их материала и энергии - излучения. Наибольшей эффективностью обладают счетчики, стенки которых сделаны из материала с большим атомным номером Z, так как при этом увеличивается образование вторичных электронов. Кроме того, стенки счетчика должны быть достаточно толстыми. Толщина стенки счетчика выбирается из условия ее равенства длине свободного пробега вторичных электронов в материале стенки. При большой толщине стенки вторичные электроны не пройдут в рабочий объем счетчика и возникновение импульса тока не произойдет. Так как -излучение слабо взаимодействует с веществом, то обычно эффективность - счетчиков также мала и составляет всего 1-2 %. Другим недостатком счетчика Гейгера – Мюллера является то, что он не дает возможность идентифицировать частицы и определять их энергию. Эти недостатки отсутствуют в сцинтилляционных счетчиках.

Число фотонов n,зарегистрированных счетчиком в единицу времени, прямо пропорционально числу фотонов n_0, падающих в единицу времени на счетчик, и эффективности счетчика:

(2)

Число фотонов n₀ и n пропорционально активности А изотопа и числу фотонов, испускаемых при распаде одного ядра (q):

n = А q (3)

n = A q, (4)

где - коэффициент пропорциональности, введенный в связи с тем, что не все - фотоны, испускаемые радиоактивным изотопом, перехватываются счетчиком.

, (5)

где - телесный угол, под которым виден счетчик из точечного препарата.

Полный телесный угол .

Нетрудно убедиться, что , (6)

где S – продольное сечение счетчика;

l - длина катода счетчика;

d - диаметр катода счетчика;

r - расстояние между радиоактивным препаратом и счетчиком.

Из уравнения (4) выразим эффективность:

=

и, подставив сюда выражения (5) и (6), получим:

(7)

Положим в формуле (7) q = 2, так как у каждый акт распада ядра сопровождается испусканием двух квантов с близкими энергиями. Тогда формула (7) перепишется:

(8)

При выполнении работы необходимо учесть радиоактивный фон, который обусловлен космическим излучением, - квантами от соседних источников и т. д..

- это число фотонов, зарегистрированных счетчиком в отсутствие радиоактивного препарата в единицу времени.

Тогда расчетная формула с учетом фона запишется в виде:

. (9)