den lille pulsamplituden som oppstår i ionekamre, kan løses ved å bruke gassfylte detektorer på en annen måte. En proporsjonal teller utnytter fenomenet gassmultiplikasjon for å øke pulsstørrelsen av faktorer på hundrevis eller tusenvis. Som et resultat er proporsjonale motpulser i millivolt i stedet for mikrovoltområdet og kan derfor behandles mye lettere.

gassmultiplikasjon er en konsekvens av bevegelsen av et fritt elektron i et sterkt elektrisk felt. 104 volt per centimeter, kan et elektron få nok energi mellom kollisjoner for å forårsake sekundær ionisering i gassen. Etter en slik ioniserende kollisjon eksisterer to frie elektroner i stedet for den opprinnelige. I et jevnt elektrisk felt under disse forholdene vil antall elektroner vokse eksponentielt når de trekkes i en retning motsatt det av det påførte elektriske feltet. Veksten av populasjonen av elektroner avsluttes bare når de når anoden. Produksjonen av en slik dusj av elektroner kalles En Townsend lavine og utløses av en enkelt fri elektron. Det totale antall elektroner produsert i lavinen kan lett nå 1000 eller mer, og mengden ladning generert i gassen multipliseres også med samme faktor. Townsend lavine finner sted i et tidsrom på mindre enn ett mikrosekund under de typiske forholdene som er tilstede i en proporsjonal teller. Derfor bidrar denne tilleggsavgiften normalt til pulsen som observeres fra samspillet mellom et enkelt hendelseskvantum.

i en proporsjonal teller er målet å få hvert originalt fritt elektron som dannes langs partikkelens spor, til å skape sin egen Individuelle Townsend-lavine. Dermed dannes mange laviner for hver hendelse ladet partikkel. Et av designmålene er å holde hver lavine i samme størrelse slik at den endelige totale ladningen som opprettes, forblir proporsjonal med antall originale ionpar dannet langs partikkelsporet. Proportionaliteten mellom størrelsen på utgangspulsen og mengden energi som går tapt av hendelsesstrålingen i gassen, er grunnlaget for begrepet proporsjonal teller.

Nesten alle proporsjonale tellere er konstruert ved hjelp av en ledningsanode med liten diameter plassert inne i en større, typisk sylindrisk katode som også tjener til å omslutte gassen. Under disse forholdene er den elektriske feltstyrken ikke-ensartet og når store verdier i umiddelbar nærhet av trådoverflaten. Nesten hele volumet av gassen ligger utenfor denne høyfeltregionen, og elektroner dannes i en tilfeldig posisjon i gassen ved den innfallende strålingsdriften mot ledningen uten å skape sekundær ionisering. Når de trekkes nærmere ledningen, blir de utsatt for det stadig økende elektriske feltet, og til slutt blir verdien høy nok til å forårsake oppstart Av En Townsend-lavine. Skredet vokser så til alle elektronene når trådoverflaten. Siden nesten alle snøskred dannes under identiske elektriske feltforhold uavhengig av posisjonen i gassen der den frie elektronen opprinnelig ble dannet, er betingelsen om at deres intensiteter er de samme oppfylt. Videre kan den høye elektriske feltstyrken som trengs for skreddannelse oppnås ved bruk av påførte spenninger mellom anoden og katoden på ikke mer enn noen få tusen volt. Nær ledningsflaten varierer elektrisk feltstyrke omvendt med avstanden fra ledningssenteret, og så ekstremt høye feltverdier eksisterer nær overflaten hvis tråddiameteren holdes liten. Størrelsen på utgangspulsen øker med spenningen på proporsjonalrøret, siden hver lavine er mer kraftig ettersom elektrisk feltstyrke øker.

for å opprettholde Et Townsend-snøskred, må de negative ladningene dannet i ionisering forbli som frie elektroner. I noen gasser er det en tendens til at nøytrale gassmolekyler plukker opp en ekstra elektron, og danner dermed en negativ ion. Fordi massen til et negativt ion er tusenvis av ganger større enn massen til et fritt elektron, kan det ikke få tilstrekkelig energi mellom kollisjoner for å forårsake sekundær ionisering. Elektroner festes ikke lett til edelgassmolekyler, og argon er et av de vanlige valgene for fyllgassen i proporsjonale tellere. Mange andre gassarter er også egnet. Oksygen festes lett til elektroner, men slik at luft ikke kan brukes som en proporsjonal fyllgass under normale omstendigheter. Proporsjonale tellere må derfor enten forsegles mot luftlekkasje eller brukes som kontinuerlige gassstrømsdetektorer der luftforurensning feies ut av detektoren ved kontinuerlig å strømme fyllgassen gjennom det aktive volumet.

for proporsjonale tellere av normal størrelse kan bare tunge ladede partikler eller andre svakt penetrerende strålinger stoppes helt i gassen. Derfor kan de brukes til energimålinger av alfa partikler, men ikke for lengre rekkevidde beta partikler eller andre raske elektroner. Lavenergielektroner produsert Av røntgeninteraksjoner i gassen kan også stoppes helt, og proporsjonale tellere finner anvendelse som Røntgenspektrometre også. Selv om raske elektroner ikke deponerer all sin energi, resulterer gassmultiplikasjonsprosessen i en puls som generelt er stor nok til å registrere, og derfor kan proporsjonale tellere brukes i enkle tellesystemer for betapartikler eller gammastråler.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.