amplitudinea pulsului mic întâlnită în camerele ionice poate fi remediată prin utilizarea detectoarelor umplute cu gaz într-o manieră diferită. Un contor proporțional utilizează fenomenul înmulțirii gazelor pentru a crește dimensiunea pulsului cu factori de sute sau mii. Drept urmare, impulsurile cu contor proporțional sunt mai degrabă în intervalul milivolt decât microvolt și, prin urmare, pot fi procesate mult mai ușor.

înmulțirea gazului este o consecință a mișcării unui electron liber într-un câmp electric puternic. Când puterea câmpului este mai mare de aproximativ 104 volți pe centimetru, un electron poate câștiga suficientă energie între coliziuni pentru a provoca ionizarea secundară în gaz. După o astfel de coliziune ionizantă, doi electroni liberi există în locul celui original. Într-un câmp electric uniform în aceste condiții, numărul de electroni va crește exponențial pe măsură ce sunt atrași într-o direcție opusă celei a câmpului electric aplicat. Creșterea populației de electroni se termină numai atunci când ajung la anod. Producerea unui astfel de duș de electroni se numește avalanșă Townsend și este declanșată de un singur electron liber. Numărul total de electroni produși în avalanșă poate ajunge cu ușurință la 1.000 sau mai mult, iar cantitatea de încărcare generată în gaz este, de asemenea, înmulțită cu același factor. Avalanșa Townsend are loc într-un interval de timp mai mic de o microsecundă în condițiile tipice prezente într-un contor proporțional. Prin urmare, această încărcare suplimentară contribuie în mod normal la pulsul observat din interacțiunea unui singur cuantic incident.

într-un contor proporțional, obiectivul este ca fiecare electron liber original care se formează de-a lungul căii particulei să-și creeze propria avalanșă Townsend individuală. Astfel, se formează multe avalanșe pentru fiecare particulă încărcată incidentă. Unul dintre obiectivele de proiectare este de a menține fiecare avalanșă de aceeași dimensiune, astfel încât sarcina totală finală care este creată să rămână proporțională cu numărul de perechi de ioni originale formate de-a lungul pistei de particule. Proporționalitatea dintre mărimea impulsului de ieșire și cantitatea de energie pierdută de radiația incidentă din gaz este baza termenului contor proporțional.

practic toate contoarele proporționale sunt construite folosind un anod de sârmă cu diametru mic plasat în interiorul unui catod mai mare, de obicei cilindric, care servește și la închiderea gazului. În aceste condiții, Intensitatea câmpului electric este neuniformă și atinge valori mari în imediata vecinătate a suprafeței firului. Aproape tot volumul gazului este situat în afara acestei regiuni cu câmp înalt, iar electronii formați într-o poziție aleatorie în gaz de către radiația incidentă se îndreaptă spre fir fără a crea ionizare secundară. Pe măsură ce sunt atrași mai aproape de fir, sunt supuși câmpului electric în continuă creștere și, în cele din urmă, valoarea acestuia devine suficient de mare pentru a provoca inițierea unei avalanșe Townsend. Avalanșa crește apoi până când toți electronii ajung la suprafața firului. Deoarece aproape toate avalanșele sunt formate în condiții de câmp electric identice, indiferent de poziția din gaz în care s-a format inițial electronul liber, este îndeplinită condiția ca intensitățile lor să fie aceleași. Mai mult, intensitatea ridicată a câmpului electric necesară pentru formarea avalanșelor poate fi obținută folosind tensiuni aplicate între anod și catod de cel mult câteva mii de volți. În apropierea suprafeței firului, Intensitatea câmpului electric variază invers cu Distanța de la centrul firului și, prin urmare, există valori de câmp extrem de ridicate în apropierea suprafeței dacă diametrul firului este menținut mic. Mărimea impulsului de ieșire crește odată cu tensiunea aplicată tubului proporțional, deoarece fiecare avalanșă este mai viguroasă pe măsură ce crește intensitatea câmpului electric.

pentru a susține o avalanșă Townsend, sarcinile negative formate în ionizare trebuie să rămână ca electroni liberi. În unele gaze există tendința ca moleculele de gaz neutru să preia un electron suplimentar, formând astfel un ion negativ. Deoarece masa unui ion negativ este de mii de ori mai mare decât masa unui electron liber, nu poate câștiga suficientă energie între coliziuni pentru a provoca ionizarea secundară. Electronii nu se atașează ușor de moleculele de gaz nobil, iar argonul este una dintre alegerile comune pentru gazul de umplere în contoare proporționale. Multe alte specii de gaze sunt, de asemenea, potrivite. Cu toate acestea, oxigenul se atașează ușor de electroni, astfel încât aerul nu poate fi utilizat ca gaz de umplere proporțional în circumstanțe normale. Contoarele proporționale trebuie, prin urmare, fie sigilate împotriva scurgerilor de aer, fie acționate ca detectoare de flux continuu de gaz în care orice contaminare a aerului este eliminată din detector prin curgerea continuă a gazului de umplere prin volumul activ.

pentru contoarele proporționale de dimensiuni normale, numai particulele încărcate grele sau alte radiații slab penetrante pot fi oprite complet în gaz. Prin urmare, ele pot fi utilizate pentru măsurarea energiei particulelor alfa, dar nu pentru particule beta cu rază mai lungă de acțiune sau alți electroni rapizi. Electronii cu energie redusă produși de interacțiunile cu raze X în gaz pot fi, de asemenea, complet opriți, iar contoarele proporționale se găsesc și ca spectrometre cu raze X. Chiar dacă electronii rapizi nu își depun toată energia, procesul de multiplicare a gazului are ca rezultat un impuls care este în general suficient de mare pentru a înregistra și, prin urmare, contoarele proporționale pot fi utilizate în sisteme simple de numărare pentru particule beta sau raze gamma.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.