Восстановление работоспособности после регистрации частицы

Время ухода ионов из промежутка после регистрации частицы оказывается сравнительно большим - единицы миллисекунд, что ограничивает верхний предел измерения мощности дозы излучения. При высокой интенсивности излучения частицы поступают с интервалом, меньшим времени ухода ионов, и некоторые частицы датчик не регистрирует. Процесс иллюстрируется осциллограммой напряжения на аноде датчика в ходе восстановления его работоспособности (рис. 3).

Рис. 3. Осциллограммы напряжения на аноде счетчика Гейгера. Uo - амплитуда сигнала в нормальном режиме (сотни вольт). 1 - 5 - номера частиц

Поступление первой частицы (1 на рис. 3) в объем датчика инициирует импульсный газовый разряд, что ведет к снижению напряжения на величину Uo (нормальная амплитуда сигнала). Далее напряжение возрастает в результате медленного уменьшения тока через промежуток по мере ухода ионов на катод и за счет заряда межэлектродной емкости от источника напряжения через ограничительный резистор. Если в датчик через небольшой интервал времени после поступления первой попадает другая частица (2 на рис. 3), то разрядные процессы развиваются слабо из-за пониженного напряжения и малой напряженности поля у анода в условиях действия пространственного заряда ионов. Сигнал датчика в этом случае оказывается недопустимо малым. Поступление второй частицы через более длительный интервал времени после первой (частицы 3 - 5 на рис. 3) дает сигнал большей амплитуды, так как напряжение увеличивается, а пространственный заряд уменьшается.

Если вторая частица поступает в датчик после первой через интервал, меньший, чем отрезок времени между частицами 1 и 2 на рис. 3, то по изложенным выше причинам датчик вообще сигнал не вырабатывает (“не считает” частицу). В связи с этим временной интервал между частицами 1 и 2 называется “мертвым временем счетчика” (амплитуда сигнала частицы 2 составляет 10 % от нормальной). Отрезок времени между частицами 2 и 5 на рис. 3 называется «временем восстановления датчика» (сигнал частицы 5 составляет 90 % нормального). В течение этого времени амплитуда сигналов датчика понижена, и они могут не регистрироваться счетчиком электрических импульсов.

Мертвое время (0,01 - 1 мс) и время восстановления (0,1 - 1 мс) являются важными параметрами счетчика Гейгера. Наибольшая регистрируемая мощность дозы тем выше, чем меньше значения этих параметров. Основными факторами, определяющими параметры, являются давление газа и величина ограничительного резистора. С уменьшением давления и величины резистора мертвое время и время восстановления уменьшаются, так как увеличивается скорость ухода ионов из промежутка и уменьшается постоянная времени процесса заряда межэлектродной емкости.

Однако при уменьшении давления снижается способность датчика улавливать частицы, поскольку увеличивается количество частиц, пересекающих межэлектродный промежуток без столкновений с молекулами газа. Уменьшение величины резистора снижает амплитуду сигнала датчика и его срок службы. Последнее связано с увеличением тока разряда, вызывающего разложение примеси брома (или спирта) в газовом наполнении датчика. Чрезмерное уменьшение сопротивления повышает также вероятность появления ложных сигналов, связанных с эмиссией электронов из катода под действием ионов. Снижение постоянной времени заряда межэлектродной емкости обеспечивают предельно возможным уменьшением паразитной емкости (Са на рис. 1). Мертвое время и время восстановления зависят также от анодного напряжения: они максимальны при некоторой величине напряжения. Ниже нее концентрация ионов быстрее снижается до пренебрежимо малой величины в результате её малого начального значения, а выше - за счет повышения скорости движения ионов.

Прочитайте еще и эти статьи:

Система определения местоположения излучающего объекта
Одной из наиболее актуальных задач радионавигации является определение местоположения объекта. Вследствие того, что пассивный метод определения местоположения излучающего объекта предполагает высокую скрытность радионавигационной аппаратуры, он ...

Схемотехника усилителей заряда
Методы регистрации скоростей и амплитуд механических воздействий постоянно совершенствуются. Важной частью любой измерительной системы являются датчики, выходные значения которых нужно преобразовывать в сигнал для дальнейшего анализа. Для этого ...