ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ СЧЁТЧИК
газоразрядный
прибор для регистрации ионизирующих излучений, создающий сигнал,
амплитуда к-рого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, теряемой
в его объеме на ионизацию. Заряженная частица, проходя через газ, наполняющий
П. с., создаёт на своём пути пары ион - электрон, число к-рых зависит от
энергии, терямой частицей в газе. При полном торможении частицы в П. с.
импульс пропорционален энергии частицы. Как и в ионизационной камере,
под
действием электрич. поля электроны движутся к аноду, ионы - к катоду. В
отличие от ионизационной камеры вблизи анода П. с. поле столь велико, что
электроны приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации. В результате
вместо каждого первичного электрона на анод приходит лавина электронов
и полное число электронов, собранных на аноде П. с., во много раз превышает
число первичных электронов. Отношение полного числа собранных электронов
к первоначальному количеству наз. коэффициентом газового усиления (в формировании
импульса участвуют также и ионы). В П. с. обычно катодом служит цилиндр,
а анодом - тонкая (10-100 мкм) металлич. нить, натянутая по оси
цилиндра (см. рис.). Газовое усиление осуществляется вблизи анода на расстоянии,
сравнимом с диаметром нити, а весь остальной путь электроны дрейфуют под
действием поля без "размножения". П. с. заполняют инертными газами (рабочий
газ не должен поглощать дрейфующие электроны) с добавлением небольшого
количества многоатомных газов, к-рые поглощают фотоны, образующиеся в лавинах.
Типичные характеристики П. с.: коэфф. газового
усиления 103-104 (но может достигать 106
и больше); амплитуда импульса 10-2 в при ёмкости П. с. ок.
20 пкф; развитие лавины происходит за время 10-9-10-8сек,
однако момент появления сигнала на выходе П. с. зависит от места прохождения
ионизующей частицы, т. е. от времени дрейфа электронов до нити. При радиусе
1 см и давлении 1 атм время запаздывания сигнала относительно
пролёта частицы 10-6 сек. По энергетич. разрешению
П. с. превосходит сцинтилляционный счётчик, но уступает полупроводниковому
детектору. Однако П. с. позволяют работать в области энергий < 1
кэв,
где
полупроводниковые детекторы неприменимы.
П. с. используются для регистрации всех
видов ионизирующих излучений. Существуют П. с. для регистрации а-частиц,
электронов, осколков деления ядер и т. д., а также для нейтронов, гамма-
и рентгеновских квантов. В последнем случае используются процессы взаимодействия
нейтронов, у- и рентгеновских квантов с наполняющим счётчик газом, в результате
к-рых образуются регистрируемые П. с. вторичные заряженные частицы (см.
Нейтронные
детекторы). П. с. сыграл важную роль в ядерной физике 30-40-х гг. 20
в., являясь наряду с ионизационной камерой практически единственным спектрометрич.
детектором.
Второе рождение П. с. получил в физике
частиц высоких энергий в конце 60-х гг. в виде пропорциональной камеры,
состоящей из большого числа (102-103) П. с., расположенных
в одной плоскости и в одном газовом объёме. Такое устройство позволяет
не только измерять ионизацию частицы в каждом отдельном счётчике, но и
фиксировать место её прохождения. Типичные параметры пропорциональных камер:
расстояние между соседними анодными нитями 1-2 мм, расстояние
между анодной и катодной плоскостями 1 см; разрешающее время
10-7 сек. Развитие микроэлектроники и внедрение
в экспериментальную технику ЭВМ позводили создать системы, состоящие из
десятков тыс. отдельных нитей, соединённых непосредственно с ЭВМ, к-рая
запоминает и обрабатывает всю информацию от пропорциональной камеры. Т.
о., она является одновременно быстродействующим спектрометром и трековым
детектором.
В 70-х гг. появилась дрейфовая камера,
в к-рой для измерения места пролёта частицы используется дрейф электронов,
предшествующий образованию лавины. Чередуя аноды и катоды отдельных П.
с. в одной плоскости и измеряя время дрейфа электронов, можно измерить
место прохождения частицы через камеру с высокой точностью ( 0,1 мм)
при
числе нитей в 10 раз меньше, чем в пропорциональной камере.
Схема пропорционального счётчика: а
- область дрейфа электронов; б - область газового усиления.
П. с. применяются не только в ядерной физике,
но и в физике космических лучей, астрофизике, в технике, медицине,
геологии, археологии и т. д. Напр., с помощью установленного на "Луноходе-1"
П. с. по рентгеновской флюоресценции производился химический элементный
анализ вещества поверхности Луны.
Лит.: Векслер В., Грошев Л., Исаев
Б., Ионизационные методы исследования излучений, М. - Л., 1949; Принципы
и методы регистрации элементарных частиц, пер. с англ., М., 1963; Калашникова
В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные
методы ядерной физики, [ч. 1]). В. С. Кафтанов, А. В. Стрелков.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я