关于气体电离探测器介绍

[拼音]：qiti dianli tanceqi

[外文]：gaseous ionization detector

通过收集带电粒子在气体中产生的电离电荷来探测核辐射的仪器。包括电离室、正比计数器和盖革计数器。由于制备简单、性能可靠、成本较低、使用方便，在核物理发展早期，曾起过重大作用，并被广泛应用；目前在核物理、核技术应用和辐射剂量测量中仍被使用；20世纪70年代以来，在粒子物理学及重离子核物理中，又得到新的发展和应用。

α 粒子、β粒子、质子等带电粒子穿过气体时，与气体分子碰撞而逐次损失能量。气体分子在碰撞过程中被电离。γ射线、X 射线、中子等不带电粒子，则通过某些过程产生带电粒子，引起气体电离。气体电离后改变了电极的电位，形成电压脉冲。记录这种电压脉冲或测量正负离子产生的电流，就可探知核辐射的存在，计量辐射粒子的数目，从而广泛应用于确定粒子能量、分辨粒子种类的实验技术中。

带电粒子直接与气体分子碰撞产生的电离称为初电离。电离形成的电子，有一些具有较大的动能，能够再次使气体电离，这称为次电离。初电离与次电离合称为原电离，以带电粒子所产生的离子偶（电子－正离子）的数目No来定量表示。实验证明，No与带电粒子在气体中损失的能量E成正比；也就是说，带电粒子在气体中产生一对离子偶所需平均能量 W几乎是一个常数，大多在30eV上下。

在强度恒定的核辐射照射下，气体探测器收集到的离子偶数目N（或电压脉冲幅度，或电离电流强度）与工作电压V有关，如图所示。曲线分为五段。第Ⅰ段，因为电子与正离子的复合随电压上升而迅速减少，所以N随电压上升而迅速增加。电压再升高，复合消失，N趋向饱和，曲线进入第Ⅱ段──饱和区。电离室就工作在这个区段。在第Ⅱ段电压范围内，既没有离子的复合，也没有离子的增殖，电极收集到原电离的全部离子对──No对。第Ⅲ段，电压更高，电场更强，电离电子将会引起次级电离，发生离子增殖，因此收集到的离子偶的数目N大于原电离的No，这个过程叫做气体放大；N与No之比称为气体放大倍数M，M＝N/No，M约为10～104。在第Ⅲ段的电压范围内，当电压固定时气体放大倍数不变，所以离子偶收集数 N与No成正比；电离本领不同的入射粒子 α、β相应的两条曲线是平行的。正比计数器就工作在这个区段。电压再升高，进入第Ⅳ段，由于空间离子密集抵消了部分场强，使气体放大倍数M相对地变小，N和No不再保持正比关系，两条曲线趋于合一，这叫有限正比区。第V段，气体放大显著，M≥105，雪崩式的离子增殖发展成为自激放电，离子偶数目达到极限值，离子偶收集数又达到饱和值Ns；此时原电离只起"点火"作用，Ns与原电离No无关，即与入射粒子能量无关。盖革计数器就工作在这个区段。