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大面积闭气正比计数器的研究进展 陶凯 中国辐射防护研究院 简介 闭气正比探测器无需连续提供工作气体，防止了由于气体纯度的不一致和流量变化对测量结果的影响，简化了工程项目的设计，保证了测量结果较原来的流气式正比计数器，具有更好的稳定性。通过对国外类似的闭气、流气正比计数器的研究，结合我们做过的流气正比计数器研究成果，设计闭气正比计数器的结构。 探测器原理 当射线通过正比计数器电极间的工作气体时，与气体发生电离，产生的电子和正离子在电场力的作用下，分别向阳极和阴极漂移。正离子质量较大，且漂移的速度慢，不足以产生电离碰撞。而电子由于质量小，向阳极漂移过程中不断加速，且漂移过程中电场迅速增强。当到达阳极丝附近后，电子获得了足够的能量与气体分子发生电离碰撞，产生新的电子离子对。同样，新的电子又被加速再次发生电离。漂移电子越接近阳极丝，发生的电离碰撞也越多。因此结果将不断地倍增出大量的电子和离子对，这就产生了电子雪崩。 探测器原理 Maxwell电磁场模拟软件模拟了探测器内部加高压后的电场分布 探测器原理 阳极丝附近电场分布 探测器结构示意图 入射窗选择实验 为了找到合适的入射窗材料以及工作气体，用同样规格的流气正比计数器做了两组实验，一组为4μm的钛膜作为探测器入射窗，另一组为12μm镀铝膜作为探测器入射窗，工作气体分别使用氩甲烷和氙气。 表1 钛膜作为入射窗 入射窗选择实验 从表1和表2中可以看出，氩甲烷和氙气作为工作气体在测量α、β射线时探测效率相差不大，但相比较，氩甲烷坪长和坪斜更好一些。氩和氙属于同一主族元素，因此氩气和氙气有很多相似的物理化学性质，由于甲烷为多原子气体，氩气中混入少量的甲烷既可以增加电子漂移速度，又能减小电子被捕获的概率。但考虑氙气是一种很昂贵的稀有气体，而钛膜加工工艺不能满足大量实验要求，拟采用用镀铝膜做为入射窗氩甲烷做为工作气体进行实验。 闭气探测器实现方案设计 把组装好的探测器接入抽真空装置，抽完真空，然后用90%的氩气和10%的甲烷气体冲入探测器内部，焊接封口。 存在的问题 制作完成的闭气正比探测器在连续工作62小时后计数开始降低，目前正在做工艺上的改进，延长探测器的使用寿命。 谢谢 * * 42.14% 5.90 % 200 239Pu 49.17% 3.87% 250 90Sr-90Y 氙气 49.32% 2.05% 300 239Pu 52.22% 4.25% 400 90Sr-90Y 氩甲烷 探测效率 坪斜（每百伏） 坪长 标准源 工作气体 入射窗选择实验 44.70% 2.22% 200 239Pu 51.58% 4.66% 250 90Sr-90Y 氙气 43.19% 2.12% 300 239Pu 49.94% 3.83% 350 90Sr-90Y 氩甲烷 探测效率 坪斜（每百伏） 坪长 标准源 工作气体 入射窗选择实验 表2 镀铝膜作为入射窗