СЧЕТЧИКИ НЕВИДИМЫХ ЧАСТИЦ И ИЗЛУЧЕНИЙ

ИОНИЗАЦИОННЫЕ ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ СЧЕТЧИКИ

А) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ С А МО ГАСЯЩИЕСЯ СЧЕТЧИКИ

От счетчика Резерфорда и Гейгера до галогенных счетчиков

Первые газовый разряд для обнаружения отдельных ра­диоактивных частиц был применен в 1908 году Резер - фордом и Гейгером. Их прибор состоял из металлического цилиндра, по оси которого на изолирующих пробках, за­крывающих цилиндр с обоих концов, натягивалась тонкая проволока-нить. Между цилиндром и нитью прикладыва­лась разность потенциалов около 1300 в. Трубка напол­нялась окисью углерода или воздухом до давления в не­сколько десятков миллиметров ртутного столба[8]). Для сче­та а-частиц последние впускались в трубку через очень тонкое слюдяное окно или через кран с большим отвер­стием, соединенный с объемом, в котором был помещен образец радиоактивного вещества.

Этот прибор был первым ионизационным газовым счет­чиком, причем пропорциональным счетчиком. Величина импульса тока в таком счетчике зависела от места и угла попадания а-частиц в счетчик. Для того чтобы свести на нет зависимость величины импульса тока от места попада­ния частицы в счетчик, Резерфорд и Гейгер изменили кон­струкцию счетчика, сделав его в виде полусферы, в центре которой вместо нити помещался маленький шарик. Счетчик наполнялся гелием до давления 300 мм рт. ст. С помощью этого счетчика можно было подсчитать только а-частицы, так как ионизация, вызванная р - и у-излучением была очень незначительна, несмотря на газовое усиление: В то время не было таких усилительных радиотехнических схем, кото­рые имеются сейчас, а поэтому измерить очень слабые токи не представлялось возможным.

В 1913 году Гейгер предложил увеличить прикладыва­емое напряжение и изменить форму электродов, сделав ее такой, при которой напряженность электрического поля увеличивалась. Счетчик наполнялся воздухом до атмосфер­ного (нормального) давления, а напряжение было увели­чено до 1800 в. В результате этого в счетчике возникал само­стоятельный разряд. Таким счетчиком уже можно было об­наруживать р - и у-излучения, но нельзя было отличать один вид излучения от другого, потому что величина импульса тока определялась свойствами самостоятельного разряда, а не природой ионизирующих частиц.

В 1928 году Гейгер и Мюллер вновь возвратились к ци линдрической конструкции счетчика с воздушным напол­нением при давлении 50 мм рт. ст. с напряжением на счет­чике, достаточным для возникновения самостоятельного разряда.

Для того чтобы можно было подсчитать отдельные радио­активные частицы, необходимо, чтобы после прохождения частицы через счетчик возникающий в нем самостоятельный разряд быстро угасал с тем, чтобы счетчик был вновь под­готовлен к приему очередной частицы.

В разработанном Гейгером и Мюллером счетчике га­шение разряда происходило за счет включения в цепь по­следовательно со счетчиком большого нагрузочного со­противления. Проходящий через это сопротивление им­пульс тока вызывал на нем падение напряжения. Это приводило к уменьшению напряжения на счетчике и раз­ряд в нем прекращался.

В 1937 году Трост обнаружил, что если счетчик наполнить смесью инертного газа с парами спирта, то даже при малом сопротивлении нагрузки в цепи счетчика возникающий раз­ряд быстро прекращается. Такие счетчики были названы самогасящимися в отличие от счетчиков, где гашение про­изводилось большим сопротивлением. Счетчики, напол­ненные такой смесью, получили быстрое распространение ввиду простоты их изготовления.

В том же 1937 году Гейгер и Гахель сообщили, что к инертному газу в счетчике можно прибавлять не только многоатомные газы и пары (спирт, метан, бутан и др.), но и галогены — элементы седьмой группы таблицы Менде­леева (хлор, бром). В этом случае счетчики также становят­ся самогасящимися, и притом приобретают ряд преимуществ по сравнению со спиртовыми счетчиками. Однако в виду того, что галогены являются химически активными газами, развитие и распространение галогенных счетчиков шло значительно медленнее спиртовых. И только в послевоен­ные годы они начали широко применяться и выделились в самостоятельный вид счетчиков под названием низковольт­ных галогенных счетчиков Гейгера—Мюллера.

Советские ученые и исследователи сделали серьезный вклад в дело развития теории работы ионизационных газо­вых счетчиков, создали оригинальные конструкции счет­чиков для различных целей, а промышленность успешно освоила их выпуск. В настоящее время наша промышлен­ность выпускает много газоразрядных счетчиков различ­ного назначения: для измерения у-излучения (у-счетчики), как спиртовые, так и галогенные для измерения кос­мических лучей, для (J-частиц, для а-излучения, счет­чики фотонов и др.