den lille pulsamplitude, der opstår i ionkamre, kan afhjælpes ved hjælp af gasfyldte detektorer på en anden måde. En proportional tæller udnytter fænomenet gasmultiplikation for at øge pulsstørrelsen med faktorer på hundreder eller tusinder. Som et resultat er proportionale modpulser i millivolt snarere end mikrovoltområdet og kan derfor behandles meget lettere.

gasmultiplikation er en konsekvens af bevægelsen af en fri elektron i et stærkt elektrisk felt. 104 volt pr. centimeter, kan en elektron få nok energi mellem kollisioner til at forårsage sekundær ionisering i gassen. Efter en sådan ioniserende kollision findes to frie elektroner i stedet for den oprindelige. I et ensartet elektrisk felt under disse betingelser vil antallet af elektroner vokse eksponentielt, når de trækkes i en retning modsat den for det anvendte elektriske felt. Væksten i elektronpopulationen afsluttes kun, når de når anoden. Produktionen af et sådant brusebad af elektroner kaldes en Byende lavine og udløses af en enkelt fri elektron. Det samlede antal elektroner produceret i lavinen kan let nå 1.000 eller mere, og mængden af ladning genereret i gassen multipliceres også med den samme faktor. Den nærliggende lavine finder sted i et tidsrum på mindre end et mikrosekund under de typiske forhold, der findes i en proportional tæller. Derfor bidrager denne ekstra ladning normalt til den puls, der observeres fra interaktionen mellem et enkelt hændende kvante.

i en proportional tæller er målet at få hver original fri elektron, der dannes langs partiklens spor, til at skabe sin egen individuelle Byend lavine. Således dannes mange laviner for hver indfaldende ladet partikel. Et af designmålene er at holde hver lavine i samme størrelse, så den endelige samlede ladning, der oprettes, forbliver proportional med antallet af originale ionpar dannet langs partikelsporet. Proportionaliteten mellem størrelsen af udgangspulsen og mængden af energi, der går tabt af den indfaldende stråling i gassen, er grundlaget for udtrykket proportional tæller.

stort set alle proportionelle tællere er konstrueret ved hjælp af en trådanode med lille diameter placeret inde i en større, typisk cylindrisk katode, der også tjener til at omslutte gassen. Under disse forhold er den elektriske feltstyrke ikke ensartet og når store værdier i umiddelbar nærhed af trådoverfladen. Næsten hele volumenet af gassen er placeret uden for dette højfeltområde, og elektroner dannet i en tilfældig position i gassen ved den indfaldende stråling glider mod ledningen uden at skabe sekundær ionisering. Når de trækkes tættere på ledningen, udsættes de for det konstant stigende elektriske felt, og til sidst bliver dets værdi høj nok til at forårsage indledningen af en Byende lavine. Lavinen vokser derefter, indtil alle elektroner når trådoverfladen. Da næsten alle laviner dannes under identiske elektriske feltforhold uanset positionen i gassen, hvor den frie elektron oprindeligt blev dannet, er betingelsen om, at deres intensiteter er de samme, opfyldt. Desuden kan den høje elektriske feltstyrke, der er nødvendig til lavindannelse, opnås ved anvendelse af påførte spændinger mellem anoden og katoden på højst et par tusinde volt. Nær trådoverfladen varierer den elektriske feltstyrke omvendt med afstanden fra trådcentret, og der findes derfor ekstremt høje feltværdier nær overfladen, hvis tråddiameteren holdes lille. Størrelsen af udgangspulsen øges med spændingen påført det proportionale rør, da hver lavine er mere kraftig, når den elektriske feltstyrke øges.

for at opretholde en Byende lavine skal de negative ladninger dannet i ionisering forblive som frie elektroner. I nogle gasser er der en tendens til, at neutrale gasmolekyler opsamler en ekstra elektron og derved danner en negativ ion. Fordi massen af en negativ ion er tusinder af gange større end massen af en fri elektron, kan den ikke få tilstrækkelig energi mellem kollisioner til at forårsage sekundær ionisering. Elektroner binder sig ikke let til ædelgasmolekyler, og argon er et af de almindelige valg for fyldgas i proportionaltællere. Mange andre gasarter er også egnede. Ilt fastgøres dog let til elektroner, så luft kan ikke bruges som en proportional fyldgas under normale omstændigheder. Proportionaltællere skal derfor enten forsegles mod luftlækage eller drives som kontinuerlige gasstrømdetektorer, hvor enhver luftforurening fejes ud af detektoren ved kontinuerligt at strømme påfyldningsgassen gennem det aktive volumen.

for proportionaltællere af normal størrelse kan kun tunge ladede partikler eller andre svagt gennemtrængende stråler stoppes fuldstændigt i gassen. Derfor kan de bruges til energimålinger af alfapartikler, men ikke til beta-partikler med længere rækkevidde eller andre hurtige elektroner. Lavenergielektroner produceret af Røntgeninteraktioner i gassen kan også stoppes helt, og proportionaltællere finder også anvendelse som Røntgenspektrometre. Selvom hurtige elektroner ikke deponerer al deres energi, resulterer gasmultiplikationsprocessen i en puls, der generelt er stor nok til at registrere, og derfor kan proportionaltællere bruges i enkle tællesystemer til beta-partikler eller gammastråler.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.