Фундаментальная радиохимия. Николай Дмитриевич Бетенеков
в том, что первично образующиеся ионы приобретают в электрическом поле детектора энергию, достаточную для осуществления при соударениях новых актов ионизации атомов и молекул. Заметим, что ионы, образовавшиеся при ударной ионизации, в свою очередь могут вызвать ионизацию нейтральных атомов и молекул.
Рис. 1.14. Зависимость тока i в ионизационном детекторе от приложенного к электродам напряжения
При дальнейшем росте напряжения соударения ионов с молекулами начинают приводить не только к ионизации, но и к возбуждению молекул. Возбужденные молекулы, возвращаясь в основное состояние, испускают кванты света. Энергия этих квантов достаточна, чтобы обусловить выход электронов с анода и катода в результате фотоэффекта. Электроны, вылетающие с анода, под действием электрического поля быстро возвращаются на анод, а электроны, покинувшие катод, перемещаются к аноду и участвуют в процессах соударения с молекулами и атомами газа, вызывая образование новых ионов. Фотоэффект имеет место не только на электродах, но и на компонентах газовой смеси. В итоге в рабочем объеме детектора образуется так называемый пространственный разряд, вследствие чего сила тока, проходящего через детектор, оказывается намного выше тока насыщения. Область CD называют областью газового усиления. Для характеристики газового усиления служит коэффициент газового усиления kгу
kгу = nобщ/nп,
где nобщ – общее число ионов, образовавшихся в детекторе под действием ядерной частицы; nп – число первичных ионов.
При достижении напряжения Ud в детекторе возбуждается самостоятельный разряд и сила тока скачкообразно возрастает. Отметим, что подавать на детектор напряжение, равное или большее, чем Ud, нельзя, так как любой детектор, в котором был возбужден самостоятельный разряд, быстро выходит из строя.
Для регистрации излучения используют две области напряжений: область UbUc, соответствующую току насыщения, и область UcUd в которой имеет место газовое усиление. Детекторы, работающие в первой области, обычно называют ионизационными камерами, во второй – счетчиками. Оба эти типа детекторов используются в различных системах регистрации ядерных излучений.
Системы регистрации могут предназначаться для регистрации либо отдельных ядерных частиц или γ-квантов (дифференциальные системы), либо для регистрации потоков ядерных излучений (интегральные системы). С точки зрения радиотехники различие между обеими системами связано с разными скоростями cтекания заряда с электродов детектора. Цепь, в которую включен ионизационный детектор, имеет эффективную емкость С и сопротивление R. При прохождении ионизационного тока накопленный на электродах заряд разряжается на сопротивлении R цепи. Время, за которое заряд на электродах уменьшается в е раз, равно произведению RC. Это произведение имеет размерность времени и называется постоянной времени. Если RC велико по сравнению