第4章气体电离探测器祥解.pptVIP

2011-3-27 * 2. 探测效率 对用于带电粒子探测的钟罩型G-M管，只要入射粒子进入灵敏体积，其探测效率可接近100％。 对用于探测?射线的圆柱型G-M管，仅当次电子进入灵敏体积才能引起计数，其探测效率仅～1％。 用τ，σ，K来代表光电、康普顿散射、电子对效应的线性吸收系数 Rτ ，Rσ，RK分别表示各自产生的次级电子在管壁材料中的最大射程 忽略γ射线在管壁中的衰减,近似有: 2011-3-27 * 3. 自熄GM管的“死时间”、“复原时间”及测量装置的“分辨时间” 复原时间te：从死时间到正离子被阴极收集，输出脉冲恢复到正常的时间。 失效(死)时间td：随正离子鞘向阴极漂移导致电场屏蔽的减弱，电子又可以在阳极附近发生雪崩的时间。 分辨时间tf：从“0”到第二个脉冲超过甄别阈的时间，与甄别阈的大小有关。 2011-3-27 * 阈值 2011-3-27 * 对由于死时间引起的计数损失，GM管不同于正比计数器： 非扩展型死时间： GM管中，由于正离子鞘覆盖了整个阳极丝，在第一个粒子引起的死时间内，不能产生新的雪崩，即每个入射粒子后跟随的死时间是固定的，属于非扩展型死时间。 入射事件 死时间 探测器响应 2011-3-27 * G-M死时间校正 在非扩展型情况中，探测器死时间在总时间中所占的部分为n?，n为记录到的计数率。设m为真事件的计数率，则损失的真事件的计数率就是nm?。 设一个引起了放电的入射粒子后面τ又有k-1个带电粒子入射但没有引起计数，则单位时间内将“k”记作“1”的次数为： τ内来k-1个粒子的概率 实际入射的带电粒子数为： 2011-3-27 * 2. 正比计数器在强度测量方面的应用 4π正比计数器的结构 4π立体角内的发出的一切带电粒子都能在上半或下半部计数器输出信号。 可用于对活度的绝对测量，精度可达0.5% 2011-3-27 * 3. 单丝位置灵敏正比计数器 特点：阳极丝为高阻丝。由分流不同而确定粒子入射位置。 单丝位置灵敏正比计数器工作原理 单丝正比管输出信号等效线路 2011-3-27 * 4. 多丝正比室 Nobel prize to G. Charpak awarded in 1992 for his invention and development of particle detectors, in particular the multiwire proportional chamber 阳极由多根平行的细丝组成，丝距～1mm 一组阳极：高阻阳极丝确定X，Y 二组正交阳极：低阻阳极丝确定X，Y 阴极为两片平行的平板（也可加工为正交的微条） 位置灵敏度达到mm量级，分辨时间～μs，计数率105CPS为粒子物理等作出巨大贡献 2011-3-27 * 五. GEM探测器 GEM： Gas Electron Multiplier 气体电子倍增器 70 μm 55 μm F. Sauli于1997年提出 TYPICAL GEM: 50 μm Kapton 5 μm Copper 70 μm holes at 140 μm pitch 2011-3-27 * 膜的形状、大小，GEM的放大倍数 放大倍数可达105 2011-3-27 * GEM的应用 高分辨率的二维信息获取（好于100μm） 高的计数率（106 cps/mm2） 首先在粒子物理、天体物理实验中得到了应用。 最近几年，有人开始研究利用GEM探测器来测量热中子。 目前，对这方面的研究还处于初步阶段，关于中子探测介质的选择，充气成分、气压与放大过程之间的关系，信号的读出办法等环节还存在很大的研究空间。 2011-3-27 * §1 气体中离子与电子的运动规律 §2电离室的工作机制和输出回路 §3 脉冲电离室 §4 累计电离室 §5 正比计数器 §6 G-M计数管 √ 2011-3-27 * §6 G-M计数管 G-M计数管是由盖革(Geiger)和米勒(Mueller) 1928年发明的一种利用自持放电的气体电离探测器。 G-M管的特点: 制造简单 价格便宜 使用方便 灵敏度高 输出电荷量大（108电子电荷） 死时间长 仅能用于计数 Johannes Wilhelm Geiger (1882 - 1945) 2011-3-27 * §6 G-M计数管 非自熄G-M管的工作机制 有机自熄管的工作机制 卤素自熄管的工作机制 自熄G-M管的输出信号 自熄G-M管的性能 自熄G-M管的结构与典型应用 2011-3-27 * 一. 非自熄G-M管的工作机制 正离子鞘的形成及自持放电过程 由于光子反馈过程的存在，气体放大倍数为： 在正比计数器中，光子反馈和正离子反馈的作用极微弱，因此，经一次雪崩以后增殖过程即行终止，