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.