イオンチャンバーで発生する小さなパルス振幅は、ガス充填検出器を別の方法で使用することによって改善するこ 比例カウンタは、数百または数千の要因によってパルスサイズを増加させるためにガス乗算の現象を利用する。 その結果、比例カウンタパルスはマイクロボルトの範囲ではなくミリボルトの範囲にあるため、はるかに簡単に処理することができます。

ガスの乗算は、強い電場における自由電子の運動の結果である。 磁場の強さが1センチメートル当たり約104ボルトを超えると、電子は衝突の間に十分なエネルギーを得ることができ、ガス中の二次イオン化を引き起こ このような電離衝突の後、元の電子の代わりに二つの自由電子が存在する。 これらの条件下での均一な電界では、電子の数は、印加された電界の方向とは反対の方向に引き出されるにつれて指数関数的に増加する。 電子の集団の成長は、それらが陽極に到達したときにのみ終了する。 このような電子のシャワーの生成はタウンゼント雪崩と呼ばれ、単一の自由電子によって引き起こされます。 雪崩で生成される電子の総数は容易に1,000以上に達することができ、ガス中に生成される電荷の量にも同じ係数が乗算されます。 Townsend雪崩は、比例カウンタに存在する典型的な条件の下で、一マイクロ秒未満の時間スパンで行われます。 したがって、この追加の電荷は、通常、単一の入射量子の相互作用から観察されるパルスに寄与する。

比例カウンターでは、目的は、粒子の軌道に沿って形成されたそれぞれの元の自由電子がそれ自身の個々のタウンゼント雪崩を作成することです。 したがって、入射荷電粒子ごとに多くの雪崩が形成される。 設計目的の1つは、生成される最終的な総電荷が粒子軌道に沿って形成された元のイオン対の数に比例するように、各アバランシェを同じサイズに保 出力パルスの大きさとガス中の入射放射によって失われるエネルギー量との間の比例性は、比例カウンタという用語の基礎である。

実質的にすべての比例カウンタは、ガスを囲むのにも役立つ大きな、典型的には円筒形の陰極の内側に配置された小さな直径のワイヤアノードを使 これらの条件下では,電界強度は不均一であり,ワイヤ表面のすぐ近くで大きな値に達する。 ガスの体積のほとんどすべてがこの高磁場領域の外側に位置し、入射放射によってガス中のランダムな位置に形成された電子は、二次イオン化を生 それらがワイヤに近づくにつれて、それらは継続的に増加する電界にさらされ、最終的にその値はタウンゼント雪崩の開始を引き起こすのに十分 その後、雪崩はすべての電子がワイヤ表面に到達するまで成長します。 自由電子が最初に形成されたガス中の位置に関係なく、ほぼすべての雪崩が同一の電界条件下で形成されるので、それらの強度が同じであるという さらに,アバランシェ形成に必要な高い電界強度は,数千ボルト以下の陽極と陰極の間に印加された電圧を用いて得ることができる。 ワイヤ表面付近では,ワイヤ中心からの距離に反比例して電界強度が変化するため,ワイヤ直径を小さく保つと表面付近に非常に高い電界値が存在する。 出力パルスの大きさは比例管に印加される電圧とともに増加した。

タウンゼント雪崩を維持するためには、イオン化で形成された負電荷は自由電子として残っていなければなりません。 いくつかのガスでは、中性ガス分子が余分な電子を拾い上げ、それによって負イオンを形成する傾向がある。 負イオンの質量は自由電子の質量の数千倍であるため、二次イオン化を引き起こすために衝突の間に十分なエネルギーを得ることはできません。 電子は希ガス分子に容易に結合することはなく、アルゴンは比例計数管の充填ガスの一般的な選択肢の一つである。 他の多くのガス種も適している。 しかし、酸素は電子に容易に付着するので、通常の状況下では空気を比例充填ガスとして使用することはできません。 従って比例したカウンターは空気漏出に対して密封されるか、またはどの空気汚染でも探知器から絶えず盛り土のガスを活動的な容積を通して流

通常のサイズの比例計数管では、重い荷電粒子または他の弱く浸透する放射線のみがガス中で完全に停止することができます。 したがって、それらはアルファ粒子のエネルギー測定には使用できますが、より長い範囲のベータ粒子または他の高速電子には使用できません。 ガス中のX線相互作用によって生成された低エネルギー電子も完全に停止する可能性があり、比例計数管はX線分光計としても応用されています。 速い電子がエネルギーのすべてを沈殿させないのに、ガス乗算プロセスは一般に記録するには十分に大きい脈拍で起因し、従って比例したカウンターはベータパーティクルかガンマ線のための簡単な計数システムで使用することができる。

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