az ionkamrákban tapasztalt kis impulzus amplitúdó más módon, gázzal töltött detektorokkal orvosolható. Az arányos számláló a gázszaporítás jelenségét használja az impulzus méretének több száz vagy ezer tényezővel történő növelésére. Ennek eredményeként az arányos számláló impulzusok inkább millivolt, mint mikrovolt tartományban vannak, ezért sokkal könnyebben feldolgozhatók.

a Gázszaporítás egy szabad elektron erős elektromos mezőben történő mozgásának következménye. Ha a térerősség meghaladja a 104 volt / centimétert, az elektron elegendő energiát nyerhet az ütközések között ahhoz, hogy másodlagos ionizációt okozzon a gázban. Egy ilyen ionizáló ütközés után két szabad elektron létezik az eredeti helyett. Ilyen körülmények között egyenletes elektromos mezőben az elektronok száma exponenciálisan növekszik, amikor az alkalmazott elektromos mezővel ellentétes irányba húzódnak. Az elektronok populációjának növekedése csak akkor szűnik meg, amikor elérik az anódot. Az ilyen elektronzuhany képződését Townsend lavinának nevezzük, amelyet egyetlen szabad elektron vált ki. A lavinában előállított elektronok teljes száma könnyen elérheti az 1000-et vagy annál többet, és a gázban keletkező töltés mennyiségét is megszorozzuk ugyanezzel a tényezővel. A Townsend avalanche kevesebb, mint egy mikroszekundum alatt zajlik, az arányos számlálóban jellemző körülmények között. Ezért ez a kiegészítő töltés általában hozzájárul az impulzushoz, amelyet egyetlen beeső kvantum kölcsönhatásából figyelnek meg.

arányos számlálóban a cél az, hogy minden eredeti szabad elektron, amely a részecske pályája mentén képződik, saját egyedi Townsend lavinát hozzon létre. Így sok lavina alakul ki minden beeső töltött részecske számára. Az egyik tervezési cél az, hogy minden lavina azonos méretű legyen, hogy a létrejövő végső teljes töltés arányos maradjon a részecskesáv mentén kialakult eredeti ionpárok számával. A kimeneti impulzus mérete és a gázban beeső sugárzás által elvesztett energia mennyisége közötti arányosság az arányos számláló kifejezés alapja.

gyakorlatilag az összes arányos számlálót kis átmérőjű huzal anód segítségével építjük fel, amely egy nagyobb, jellemzően hengeres katódba van helyezve, amely a gáz bezárására is szolgál. Ilyen körülmények között az elektromos térerősség nem egyenletes, és a huzalfelület közvetlen közelében nagy értékeket ér el. A gáz szinte teljes térfogata ezen a nagymezős területen kívül helyezkedik el, és a beeső sugárzás által véletlenszerű helyzetben képződött elektronok a vezeték felé sodródnak, másodlagos ionizáció létrehozása nélkül. Ahogy közelebb kerülnek a vezetékhez, a folyamatosan növekvő elektromos mezőnek vannak kitéve, és végül az értéke elég magas lesz ahhoz, hogy egy Townsend lavina megindítását okozza. A lavina ezután addig növekszik, amíg az összes elektron el nem éri a huzal felületét. Mivel szinte az összes lavina azonos elektromos mező körülmények között alakul ki, függetlenül a gáz azon helyétől, ahol a szabad elektron eredetileg kialakult, teljesül az a feltétel, hogy intenzitásuk azonos legyen. Ezenkívül a lavinaképződéshez szükséges nagy elektromos térerősség az anód és a katód közötti, legfeljebb néhány ezer voltos feszültségek alkalmazásával érhető el. A huzalfelület közelében az elektromos térerősség fordítottan változik a huzal középpontjától való távolsággal, ezért rendkívül magas térértékek vannak a felület közelében, ha a huzal átmérőjét kicsiben tartják. A kimeneti impulzus mérete az arányos csőre alkalmazott feszültséggel növekszik, mivel minden lavina erőteljesebb az elektromos térerősség növekedésével.

a Townsend-lavina fenntartásához az ionizáció során keletkező negatív töltéseknek szabad elektronokként kell maradniuk. Egyes gázokban a semleges gázmolekulák hajlamosak egy extra elektron felvételére, ezáltal negatív iont képezve. Mivel a negatív ion tömege ezerszer nagyobb, mint egy szabad elektron tömege, az ütközések között nem nyerhet elegendő energiát másodlagos ionizációhoz. Az elektronok nem kötődnek könnyen a nemesgázmolekulákhoz, az argon pedig az egyik leggyakoribb választás a töltőgázhoz arányos számlálókban. Sok más gázfaj is alkalmas. Az oxigén azonban könnyen kötődik az elektronokhoz, így normál körülmények között a levegő nem használható arányos töltőgázként. Az arányos számlálókat ezért vagy le kell zárni a légszivárgás ellen, vagy folyamatos gázáramlás-érzékelőként kell működtetni, amelyben a töltőgáz aktív térfogaton keresztül történő folyamatos áramlása révén a levegőszennyezést ki kell söpörni az érzékelőből.

normál méretű arányos számlálóknál csak a nehéz töltésű részecskék vagy más gyengén behatoló sugárzások állíthatók le teljesen a gázban. Ezért felhasználhatók alfa-részecskék energiamérésére, de nem hosszabb hatótávolságú béta-részecskékre vagy más gyors elektronokra. A gázban lévő röntgensugár-kölcsönhatások által termelt kis energiájú elektronok szintén teljesen leállíthatók, és az arányos számlálók röntgen-spektrométerként is alkalmazhatók. Annak ellenére, hogy a gyors elektronok nem töltik le teljes energiájukat, a gázszorzási folyamat olyan impulzust eredményez, amely általában elég nagy a felvételhez, ezért az arányos számlálók felhasználhatók a béta-részecskék vagy gamma-sugarak egyszerű számlálási rendszereiben.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.