关于正比计数器介绍

[拼音]：zhengbi jishuqi

[外文]：proportional counter

一种用气体作为工作介质，输出脉冲辐度与初始电离有正比关系的粒子探测器。这种探测器的结构型式大多采用圆柱型，中心是阳极丝，阳极丝直径一般为20～100μm，圆柱筒外壳是阴极。但是，根据应用的某些特殊要求，也有圆盘式、鼓式和球式等等各种形状。无论采用什么形状，都必须保证在中心阳极丝附近电场强度足够大。作为正比计数器工作介质用的气体一般是惰性气体和少量负电性气体的混合物，例如氩气、氖气或氙气等和少量甲烷、二氧化碳或异丁烷等混合气体。根据正比计数管应用的要求决定具体用什么气体混合物、混和比和总气压。充 *** 、氢或3He的正比计数器通常用来测量慢中子或快中子能谱。

入射粒子与正比计数器内的气体原子碰撞使原子电离，产生电子和离子。在电场的作用下，电子向中心阳极丝运动，而正离子以比电子慢得多的速度向阴极漂移。由于在阳极丝附近的电场强度很大(一般大于104V/cm)电子在两次碰撞之间受强电场加速而获得足够大的能量，可以使原子再电离。因而，最后收集到的电离数比初始电离数大很多。这就叫做气体放大。在确定的工作条件下，气体放大倍数与初始电离无关。因此，从阳极丝引出的输出脉冲幅度较大，而且只与初始电离有正比关系。

影响气体放大倍数的因素除电子的直接电离碰撞所引起的增殖作用之外，还存在着光子-光电子增殖的作用。入射粒子会使原子激发。激发原子在退激过程中放射出的光子可能在阴极或气体内打出光电子。这种光电子在向阳极运动的过程中又可以产生雪崩或电离，因而使气体放大倍数变大。由于外界因素会使光子-光电子所引起的放大作用变得不稳定，所以常在气体中加入能强烈地吸收光子的多原子分子气体或将阴极作氧化处理，以增大电子的逸出功，减小产生光电子的几率，从而获得稳定的气体放大倍数。

正比计数器输出脉冲波形决定于外电路时间常数R C和正离子向阴极漂移的贡献。在外电路时间常数为无限大的情况下，输出脉冲幅度达到饱和值的时间很大，一般为几百微秒。但是，输出脉冲幅度达到饱和值的一半所需要的时间t½却只有微秒量级。如果取R C≤t½，可以得到脉冲宽度为微秒量级的输出脉冲，输出脉冲幅度仍与初始电离成正比，而且脉冲幅度与初始电离产生地点无关。

在入射粒子源确定的情况下，正比计数器的输出脉冲计数率随所加工作电压变化的曲线决定它的坪特性。坪特性与所用的气体混和物、混和比、总气压、气体杂质含量、管子尺寸、清洁处理和封接等因素有关。一般来说坪长达到400V以上是较容易的。

正比计数器具有比较好的能量分辨率和能量线性响应，探测效率高和寿命长。

正比计数器既可用来作计数器，又可用来测量能量，广泛地应用于原子核物理和粒子物理实验。在中子、X 射线、低能γ射线和电子的探测以及精确的放射性绝对测量中，正比计数器是应用最广泛的一种探测器。在粒子物理实验中也广泛地应用它来作成庞大的量能器和μ子探测器。