Приложение 1. Эффективность регистрации

Эффективность регистрации излучения СГМ зависит от вероятности ионизации излучением газа в счетчике, которая в свою очередь зависит от вида и энергии излучения, а также от таких параметров СГМ, как его геометрические размеры чувствительного объема, материала и толщины катода (или входного окна), через который излучение попадает в объем СГ.

Так, для гамма-излучения с энергией более 0,1 МэВ вероятность его взаимодействия с газом в объеме СГМ существенно меньше вероятности взаимодействия с материалом входного окна или (катода счетчика). Это легко показать, поскольку ~ , где – линейный коэффициент ослабления гамма-излучения с энергией в веществе поглотителя толщиной , с атомным номером и плотностью . А так как для газа в СГМ величина много меньше, чем для катода из металла, то вероятность ионизации газа непосредственно гамма-квантом, пропорциональная , пренебрежимо мала в сравнении с вероятностью ионизации электроном, образовавшимся в катоде счетчика под действием гамма кванта.

Таким образом, эффективность регистрации гамма-излучения с данной энергией определяется следующими факторами: вероятностью взаимодействия излучения с веществом катода (входного окна) СГМ, которая с ростом до 2 МэВ уменьшается; вероятностью попадания вторичного электрона, (образованного в результате взаимодействия гамма-кванта с катодом), в чувствительный объем детектора, которая увеличивается с ростом в связи с увеличением энергии вторичных электронов и, соответственно, ростом длин их пробега в катоде СГМ и увеличением возможности выхода в газовый объем; вероятностью ионизации газа этими вторичным электроном.

Для получения максимальной эффективности регистрации излучения с данной необходимо, чтобы толщина катода была примерно равна длине максимального пробега вторичных электронов в катоде.

Следовательно ~ , где вероятность электрону с энергией пройти слой вещества катода толщиной при линейном коэффициенте поглощения электрона . Поскольку , а убывающая функция, то при данном функция имеет максимум при некоторой толщине данного катода. Очевидно, зависит от и материала катода. На рис. 4 приведены зависимости эффективности регистрации гамма-излучения различными СГМ и влияние на материала катода.

Рисунок 4а. Зависимость эффективности от энергии гамма-излучения для счетчиков со свинцовым, алюминиевым и латунным катодами.

Рисунок 4б. Зависимость эффективности различных газоразрядных счетчиков от энергии гамма-излучения.

Для регистрации бета-частиц применяют СГМ одного из двух следующих типов. При низкой энергии бета-частиц с максимальной энергией бета-спектра ~ 0,8 МэВ применяют торцевые СГМ, в которых бета-частицы попадают в чувствительный объем счетчика через тонкий слой вещества (слюды), толщиной 1 -5 мг/см2 в торце счетчика.При большой энергии бета-частиц с максимальной энергией бета-спектра выше 0,8 Мэв применяют СГМ с металлическим катодом (как и для гамма-излучения), например, из стали толщиной
40-60 мг/ см2.

В отличие от гамма-квантов бета-частицы обладают достаточно высокой ионизирующей способностью. Практически каждая бета-частица в слое газа толщиной ~ 1 см при нормальном давлении образует несколько ион-электронных пар, что достаточно для возникновения самостоятельного разряда в СГМ. Поэтому эффективность регистрации бета-частиц близка к 1. Способность к регистрации бета-излучения СГМ зависит от толщины и свойств вещества, отделяющего чувствительный объем СГМ от бета-источника

Дата добавления: 2015-07-26