Плато Гейгера-Мюллера

Во время своего движения к анодной проволоке ускоряемые электроны не только создают вторичную ионизацию, но также вызывают возбуждение большого количества молекул газа. Возбужденная молекула может испустить избыточную энергию в виде ультрафиолетового фотона, который перемещаясь к другой части детектирующего объема, может там испытать эффект фотоэлектрического поглощения. При этом образуется новый свободный электрон, который включается в процесс ускорения и последующей вторичной ионизации и возбуждения молекул газа. Таким образом, лавинный процесс ионизации быстро распространяется в объеме газа, приводя к большому импульсу тока на аноде, который легко регистрируется электронным пересчетным устройством. Данный процесс называется гейгеровским разрядом. Так как каждый акт поглощения энергии излучения в объеме газа приводит к такой цепной реакции, все импульсы от детектора в этом режиме одинаковы и не содержат никакой другой информации, кроме регистрации события первичного поглощения энергии. Гейгеровские счетчики обычно заполняются неэлектроотрицательным газом (электроны при столкновении с молекулами такого газа "не прилипают" к ним), как например, гелием при пониженном давлении и герметически запаиваются.

Гейгеровский разряд продолжается до тех пор, пока весь газ вокруг анодной проволоки не будет ионизован. Процесс развития разряда завершается полностью в течение долей микросекунды. В этот же короткий промежуток времени происходит собирание электронов. Чехол же положительных ионов в течение этого времени практически не смещается вследствие малой подвижности тяжелых положительных ионов. В конце концов, этот чехол вокруг анодной нити сильно снижает напряженность поля и гейгеровский разряд затухает. Однако может возникнуть следующий разряд, когда положительные ионы достигнут катода. Некоторые из этих ионов при столкновении с катодом выбивают из него электроны, которые начинают ускоряться к аноду и в результате гейгеровский разряд возобновляется. Для предотвращения данного эффекта к основному газу счетчика добавляют порядка 10 % гасящего разряд газа, в качестве которого применяют галогены (хлор или бром) и пары углеводородов. При столкновении с положительными ионами молекул таких газов, последние передают электрон ионам и, таким образом, нейтрализуют положительные ионы. Теперь к катоду движутся положительно заряженные молекулы гасящего газа, но их столкновение с катодом приводит не к вырыванию электронов с поверхности катода, а к диссоциации молекул гасящего газа.

Гейгеровские счетчики, в которых для гашения разряда используются пары тяжелой органики, имеют конечный ресурс работы (~10⁹ импульсов), так как молекулы этих газов не рекомбинируют. В тоже время галогены обладают способностью к рекомбинации (например, ), поэтому такие счетчики имеют очень большой ресурс работы.

Гейгеровские детекторы излучения нашли широкое применение в ядерной медицине, особенно в качестве различных мониторов и приборов радиационного контроля..

Дата добавления: 2015-10-24