Гейгера счётчик (Гейгера - Мюллера счётчик) - детектор частиц, действие к-рого основано на возникновении
самостоят. электрич. разряда в газе при попадании частицы в его объем. Изобретён
X. Гейгером и Э. Резерфордом [1] в 1908, позднее был усовершенствован Гейгером
и В. Мюллером [2]. Г. с. предназначен для регистрации заряж. частиц. Он пригоден
также для детектирования нейтронов, рентг.- и g-квантов по вторичным заряж.
частицам, генерируемым ими (см., напр., Нейтронные детекторы).
Г. с. обычно состоит из
металлич. цилиндра - катода-и тонкой проволочки, натянутой вдоль его оси,- анода,
- заключённых в герметичный объём, к-рый заполнен газовой смесью под давлением,
как правило, 100-260 гПа (100-260 мм рт. ст., рис. 1). Между катодом и анодом
прикладывается напряжение U порядка 200-1000 В. Заряж. частица, попав
в объём счётчика, образует нек-рое кол-во электрон-ионных пар; электроны и ионы
начинают двигаться к соответствующим электродам. Если напряжённость электрич.
поля достаточно велика, электроны на длине свободного пробега (между соударениями
с молекулами газа) приобретают энергию, превосходящую их энергию ионизации, и ионизуют молекулы. В результате в газе развиваются электронно-ионные лавины,
к-рые являются основой т. н. газового усиления, обеспечивающего достаточно высокий
уровень электрич. сигнала на аноде, к-рый регистрируется.
Ток в цепи Г. с. нарастает
экспоненциально до тех пор, пока пространств. заряд положит. ионов не понизит
электрич. поле и не прекратит развитие лавин [3, 4]. Амплитуда импульса на выходе
Г. с. не зависит от энергии детектируемой частицы. Это отличает его от др. газовых
детекторов пропорциональных счётчиков и ионизационных камер.
Различают несамогасящиеся
и самогасящиеся Г. с. (предложены Тростом в 1937). Они отличаются составом газовой
смеси и быстродействием. Несамогасящиеся Г. с. требуют понижения напряжения
между катодом и анодом для того, чтобы надёжно погасить разряд и подготовить
детектор к регистрации след. частицы. Это достигается спец. схемой или введением
высокоомного сопротивления R в цепь питания счётчика (R~109
Ом). На нити скапливается отрицат. заряд, разность потенциалов между катодом
и анодом уменьшается, и разряд обрывается. После этого чувствительность Г. с.
восстанавливается через 10-2 с (время разрядки ёмкости С счётчика
через сопротивление R). Самогасящиеся счётчики заполняются чистыми газами,
напр. Ar, с добавкой (10%) многоатомного газа, в частности спирта. Многоатомные
молекулы эффективно поглощают фотоны и блокируют механизм фотоэффекта - генерации
электронов с поверхности катода, что обеспечивает самопроизвольное
гашение разряда. Время нечувствительности самогасящегося Г. с.~10-4
с. Оба типа Г. с. способны выдерживать нагрузки до 104-105
импульс/с. Самогасящиеся Г. с. из-за диссоциации многоатомных молекул выдерживают
лишь 108-109 срабатываний. Если вместо многоатомной добавки
использовать Cl, Br или I (0,1%), а в качестве осн. газа Ne или Не с примесью
Ar, то срок службы Г. с. становится практически неограниченным. Рабочее напряжение
для этих счётчиков в пределах 200-400 В, но быстродействие существенно ниже
и определяется временем дрейфа ионизованных молекул галогенов к катоду. Зависимость
числа N регистрируемых импульсов на выходе амплитудного дискриминатора от приложенного к Г. с. напряжения U при фиксиров. нагрузке наз.
счётной характеристикой и имеет вид, показанный на рис. 2. В области AB напряжение
недостаточно для развития лавин. В интервале ВС только часть сигналов
на выходе счётчика превышает порог регистрации. В рабочей области CD регистрируются
все частицы, к-рые дали хотя бы одну электрон-ионную пару в объёме Г. с. При
напряжении больше UD начинаются самопроизвольные пробои. Эффективность
Г. с. при регистрации частиц малых энергий обычно несколько меньше 100%. Это
связано с тем, что такие частицы могут с заметной вероятностью не создать ни
одной электрон-ионной пары в рабочем объёме счётчика. Г. с.- сравнительно медленно
действующие приборы, поэтому они были частично вытеснены сцинтилляционными
детекторами и пропорц. счётчиками. Однако простота конструкции и дешевизна
обеспечили им применение в дозиметрии ,а также в таких областях, где
регистрируются редкие события и надо перекрыть детекторами десятки и даже сотни
м2. В последнем случае Г. с. работают, как правило, в ограниченном
стримерном режиме при давлении газовой смеси, близком к атмосферному. Если нужно
работать в условиях повыш. нагрузок (~103 импульсов в 1 с), то в
объём Г. с. вводятся изолирующие перегородки, к-рые ограничивают развитие разряда
вдоль трубки. Г. с. продолжают использоваться. В эксперименте по исследованию
свойств нейтрино применялось 19 968 Г. с. в виде алюминиевых трубок длиной 4
м, изолированных друг от друга. Установка для поиска распада протона, к-рая
размещается в туннеле под Монбланом, содержит 43 000 Г. с.
Ю. А. Семёнов
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
