粒子探测技术第四章第2_1节.pdf

§4-2 三种基本的气体探测器 电离室 正比计数器 G-M计数器 中国科大 汪晓莲, 刘建北 1 4.2.1 电离室 •在核物理发展早期，电离室曾发挥了重要的作用。 1911-1914年 Hess 和 Kolhorster在一系列电离室测量中发 现了宇宙射线； 1932年Chadwich利用电离室测量反冲质子，从而证实了中 子的存在； 1939年Frish利用电离室证实了核裂变时释放大量的能量。 …… •至今仍有广泛的应用。如： 测厚、核子秤、集装箱CT等等。 中国科大 汪晓莲, 刘建北 2 一、电离室的构造 • 主体由两个处于不同电位的电极 组成。 • 电极大多是平行板和圆柱形的， -U 0 也有球形或其他形状的。 d 阴极 • 平板电离室的两个电极通常是圆 形金属板。为了减少电场的边缘 效应，应使两电极的间距远小于 + + + + + + + + z 它们的尺寸，且两极板精确平行。 - - - - - - - - • 圆柱形电离室中心的收集极一般 是一个圆棒或一根金属丝。圆柱 0 形外壳是阴极，用不锈钢、铝、 阳极 黄铜等材料制成。 • 电极之间用绝缘体隔开，是电离 室的关键部件。 中国科大 汪晓莲, 刘建北 3 二、电离室的特点 • 结构比较简单 • 工作在饱和区，既不存在正负离子复合，也 没有气体放大。 • 入射粒子电离所产生的全部电子和正离子都 被电极收集，输出信号与入射粒子的种类和 能量有关。 • 由于输出信号较微弱，对读出电子学有较高 要求，对工作电压电源的稳定性要求也较高。 • 工作稳定可靠。 中国科大 汪晓莲, 刘建北 4 三、电离室的工作气体 • 电极之间是电离室的有效灵敏体积，充以一定的工作 气体。 • 电流电离室常用的工作气体有纯惰性气体、氮气和空 气等，也可用混合气体。 • 脉冲电离室常用的工作气体大多是惰性气体加少量多 原子分子气体。如：Ar+10%CO ，Ar+10%CH 等。 2 4 • 测量中子的电离室，根据中子能量分别充BF3、CH 、 4 3 10 235 H 和 He等，或在电极上覆盖一层浓缩的 B、 U、 2 238U等。 中国科大 汪晓莲, 刘建北