СЧЕТЧИКИ НЕВИДИМЫХ ЧАСТИЦ И ИЗЛУЧЕНИЙ

Как возникает разряд в счетчике с чистым газом

Как мы уже видели, энергии у-квантов достигают очень больших величин — от сотен тысяч до миллионов электрон - вольт. При такой энергии электрон, выбитый из атома газа внутри рабочего объема счетчика или из стенок, будет обладать также очень большой энергией. Этот электрон, ионизируя газ, создает в рабочем объеме счетчика ряд электронов с тепловыми энергиями.

Предположим, что такой тепловой электрон появился в счетчике, наполненном чистым аргоном (электрон, обозна­ченный цифрой 1 на рисунке 15. На этом рисунке показана

Часть счетчика, разрезанного вдоль оси). Этот электрон под действием электрического поля (направление поля на рисунке показано вертикальными стрелками) будет дви­гаться к положительно заряженной нити. На своем пути он беспрестанно будет сталкиваться с нейтральными ато­мами газа. При каждом упругом столкновении он почти не будет отдавать своей энергии, отлетая от атомов, как уп­ругий шарик. При неупругих же столкновениях электрон отдает полностью или часть своей энергии атому (точнее одному из оптических электронов оболочки атома). При этом атом возбуждается (рис. 15,В). А электрон, отдав свою энергию, вновь начинает двигаться к аноду, все время на­бирая энергию из электрического поля.

Возбужденный же атом высвечивает квант света (на ри­сунке кванты показаны зигзагообразными стрелками). Пока первичный электрон находился недалеко от катодг, он не успевал приобрести большую энергию на пути сво­бодного пробега. Поэтому отдаваемая им атому энергия не­велика и, следовательно, кванты света от возбужденного атома обладают небольшой энергией. По мере продвиже­ния первичного электрона вперед, где в силу цилиндриче­ской конфигурации электродов поле нарастает, на пути свободного пробега он приобретает большую энергию. При очередном неупругом столкновении теперь он передает ато­му большую энергию. В силу этого и квант света, высвечен­ный этим атомом, будет обладать большей энергией.

Наконец, первичный электрон войдет в такую область поля, что приобретенная им из поля энергия и переданная при очередном столкновении нейтральному атому возбу­дит последний до высокого энергетического уровня. При переходе с этого уровня в нормальное состояние атом может высветить квант большой энергии. Кванты света от возбуж­денных атомов могут распространяться в любые стороны. Если такой квант света обладает энергией, большей, чем работа выхода металла, то при попадании на катод он выбьет из него электрон (на рисунке 15 такие электроны обозначены цифрами 2 и 5).

Но вернемся к первичному электрону. Попадая в об­ласть поля, где он на пути свободного пробега приобре­тает энергию, равную потенциалу ионизации газа (или большую ее), электрон при очередном неупругом столкно­вении ионизирует атом, то есть оторвет от него один внеш­ний электрон. Следовательно, при таком столкновении об­разуется два электрона и положительный ион, означен­ный на рисунке кружком с крестиком.

Положительный ион под действием поля начнет медлен­но, по сравнению с движением электрона даже слишком медленно двигаться к катоду. Из этой же точки в направ­лении к аноду начнут свое движение два уже знакомые нам электрона. При очередных столкновениях каждый из них создаст еще по одному электрону и иону, то есть по па­ре ионов. После этого начнут свое движение четыре элект­рона, которые создадут еще четыре новых пары. Таким образом, происходит быстрый процесс размножения элект­ронов и ионов. Как мы уже говорили, этот процесс назвали образованием электронной лавины. Такой процесс услов­но показан на рисунке 15. Цифрой 1 означена первая ла­вина.

Квант света, который создал электрон 2, является родо­начальником второй электронной лавины. Потом возникает третья, четвертая и т. д. Разряд, возникающий в области, где низверглась первая лавина электронов, начинает рас­пространяться вдоль счетчика вправо и влево. Вскоре все пространство, прилегающее к нити, будет охвачено разря­дом.

Возникает негаснущий самоподдерживающийся разряд. Счетчик становится нечувствительным к радиоактивному излучению.

Для того чтобы разряд самопроизвольно угасал и, после прохождения частицы, счетчик был готов к приему следую­щей радиоактивной частицы, к основному газу аргону до­бавляют небольшую (порядка 10—15%) добавку так назы­ваемой гасящей примеси, способной гасить разряд. Такими примесями в спиртовых счетчиках служат пары органиче­ских соединений, с довольно крупными молекулами. Од­ним из таких веществ является метиловый спирт.