Способ регистрации ионизирующих излучений

 

Изобретение относится к методам регистрации ионизирующих излучений. Способ основан на создании в газоразрядном детекторе режима размножения нетермолизованных горячих электронов в газе с электроотрицательными примесями. Осуществление этого режима позволяет регистрировать ионизирующие излучения с хорошим пространственным разрешением.

Изобретение относится к методам регистрации ионизирующих излучений.

Известен способ регистрации ионизирующих излучений с помощью газоразрядного детектора, заполненного электроположительным рабочим газом, т.е. газом, не захватывающим электроны, образовавшиеся после прохождения через счетчик регистрируемой частицы [1]. Способ заключается в создании в некоторой области ионизационной камеры напряженности электрического поля, достаточной для того, чтобы электроны, находящиеся в этой области, получали энергию, необходимую для ионизации молекул газа.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ регистрации ионизирующих излучений с помощью цилиндрического пропорционального счетчика [2]. Известный способ заключается в том, что объем счетчика заполняют электроположительным газом и вблизи нити создают электрическое поле, достаточное для того, чтобы попавший в эту область электрон на длине свободного пробега получал энергию, достаточную для ударной ионизации.

Существенно, что электроны, образовавшиеся вне этой области, дрейфуют к нити, на которую всегда подают положительный потенциал, и, попадая в эту область, создают лавины (газовое усиление). Поэтому пространственное разрешение детектора определяют его диаметром.

Предлагаемый способ позволяет получить пространственное разрешение существенно меньшее, чем диаметр газоразрядного детектора.

Данный технический результат достигается при осуществлении способа регистрации ионизирующих излучений с помощью газоразрядного детектора, заполненного рабочим газом, который включает введение в рабочий газ примесей, захватывающих термализованные электроны, создание в объеме детектора электрического поля, причем концентрацию примесей и напряженность электрического поля Е выбирают из условия: Eeλ > I_n , , где J_n - потенциал ионизации газа, заполняющего объем детектора, а Eeλ - - энергия, которую получает электрон по длине свободного пробега λ, , и регистрируют электрический импульс, вызываемый движением нетермализованных горячих электронов.

Сущность способа заключается в том, что образовавшиеся в основном объеме электроны после термализации захватываются примесями и образуют отрицательные ионы. Последние, обладая на три порядка меньшей подвижностью, чем электроны, практически не участвуют в формировании электронного импульса. Таким образом, ионизирующая частица, проходящая через основной объем детектора, не регистрируется. Однако при прохождении ионизирующего излучения через область с достаточно большой напряженностью электрического поля вблизи нити происходит ускорение нетермализованных горячих электронов до энергий, при которых они ионизируют газ.

Это приводит к развитию лавин и образованию электронного импульса и регистрации ионизирующего излучения.

Режим размножения горячих электронов позволяет осуществить позиционно-чувствительный детектор с пространственным разрешением нескольких мкм. Радиус чувствительной области в таком детекторе может варьировать в широких пределах в зависимости от диаметра нити, количества электроотрицательных примесей и напряженности электрического поля.

Существенно, что в качестве электроотрицательных примесей можно применить неорганические газы (кислород и др). Это существенно увеличивает радиационную стойкость детектора по сравнению с обычно применяющимися детекторами, где в качестве примесей в рабочий газ вводят органические газы. Увеличение радиационной стойкости особенно важно при работе детекторов с пучками, получаемыми на современных ускорителях.

Многонитяной детектор, работающий в режиме размножения горячих электронов, является весьма эффективным детектором переходного излучения.

Особенностью детектора является возможность работы как при положительном потенциале на нити, так и при отрицательном. При отрицательном потенциале на нити пространственное разрешение детектора улучшается. Если нить заряжена положительно, то происходит возрастание электронных лавин, так как напряженность электрического поля вблизи нити растет. Если нить заряжена отрицательно, то происходит затухание электронных лавин. Вследствие этого чувствительная область при отрицательно заряженной нити меньше, чем при положительно заряженной нити.

Источники информации 1. Росси Б., Штрауб Г. Ионизационные камеры и счетчики. - М.: Изд. иностр. лит., 1951, с.76.

2. Ляпидевский В. К. Методы детектирования излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 226.

Формула изобретения

Способ регистрации ионизирующих излучений с помощью газоразрядного детектора, заполненного рабочим газом, отличающийся тем, что в рабочий газ вводят примеси, захватывающие термализованные электроны, в объеме детектора создают электрическое поле, причем концентрацию примесей и напряженность электрического поля E выбирают из условия Eeλ > I_n , где I_n - потенциал ионизации газа, заполняющего объем детектора; Eeλ - энергия, которую получает электрон на длине свободного пробега λ, и регистрируют электрический импульс, вызываемый движением нетермализованных горячих электронов.