辐射测量与防护第2章气体探测器.pptVIP

为什么需要辐射探测器？

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辐射探测的基本过程：

探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：

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辐射探测器学习要点（研究问题）：

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历史最悠久的探测器

•粒子物理实验；

•核工程与核技术应用；

探测器的灵敏体积大小和形状几乎不受限制；

没有辐射损伤或极易恢复；

经济可靠。

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第一节气体中离子与电子的运动规律

1、气体的电离与激发

电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程

总电离=原电离+次电离7

对不同的气体，W大约为30eV

NE0W

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光致电离（光电效应）

介质中原子吸收一个光子，放出一个电

子而电离。

Cs原子的电离电位最低，3.88eV；

相应的光子波长为3184Å，在紫外区；

紫外光或能量更高的光才能产生光致电

离。

紫外光子能量较低，光致电离产生的电

子动能很低，一般不能再引起新的电离或

激发。

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2、电子与离子在气体中的运动

当不存在外加电场的情况下，电离产

生的电子和正离子在气体中运动，并和气

体分子或原子不断地碰撞，处于平衡状态。

其结果会发生以下物理过程：

u扩散；

u电子吸附；

u复合；

u漂移；

电荷转移；

u10

A.扩散(Diffusion)

在气体中电离粒子的密度是不均匀的，

原电离处密度大。由于其密度梯度而造成

的离子、电子的定向运动叫扩散。

由气体动力学，可得到扩散方程：



jDn

电子或离子电子或离子电子或离

粒子流密度的扩散系数子密度

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若电离粒子的速度遵守麦克斯韦分布，则

扩散系数D与电离粒子的杂乱运动的平均

速度v之间的关系为：

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Dv平均自由程

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电子的平均自由程和乱运动的平均

速度都比离子的大，因此其扩散系数比

离子的大，因而电子的扩散效应比离子

的严重。

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B.电子的吸附和负离子的形成

Electronattachment

e-Negative

ion

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每次碰撞中电子被俘获的概率称为吸附

系数h。

h大(h10-5)的气体称为负电性气体。

43

例如O2、H2O，的h10，卤素达h10

电子的吸附现象对气体探测器产生的是

正面or负面影响？

气体探测器的工作气体应尽量选择吸

附系数小的气体，在不得已采用时，将

会影响探测器的性能。

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C.复合(Recombination)

有两个过程：电子与正离子，或负离子

与正离子，相遇时可能复合成中性的原子

或分子。

Recombination

＋

e-

—＋

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复合引起的离子对数目的损失率：



nn为复合系数

nn

tt

一旦形成了负离子，其运动速度远小

于电子，正离子与负离子的复合系数要比

正离子与电子的复合系数大得多。

复合的结果是损失了离子对数目，使产生

信号的离子对数目减少，