Гейгера — Мюллера счётчик

Ге́йгера — Мюллера счётчик

Газоразрядный прибор для обнаружения и исследования различного рода радиоактивных и др. ионизирующих излучений: α- и β-частиц, γ-kвантов, световых и рентгеновских квантов, частиц высокой энергии в космических лучах (См. Космические лучи) и на ускорителях. Гамма-кванты регистрируются Г. — М. с. по вторичным ионизирующим частицам — фотоэлектронам (См. Фотоэлектроны), комптоновским электронам (см. Комптон-эффект (См. Комптона эффект)), электронно-позитронным парам (см. Аннигиляция и рождение пар); нейтроны регистрируются по ядрам отдачи и продуктам ядерных реакций, возникающим в газе счётчика.

В Г. — М. с. рабочий объём — газоразрядный промежуток с сильно неоднородным электрическим полем. Чаще всего применяют счётчики с коаксиально расположенными цилиндрическими электродами: внешний цилиндр — катод, тонкая нить, натянутая вдоль его оси, — анод (рис. 1). Электроды заключены в герметически замкнутый резервуар, наполненный каким-либо газом до давления 13—26 кн/м² (100—200 мм pm. ст.). К электродам счётчика прикладывается напряжение в несколько сот в. На нить подаётся знак + через сопротивление R (рис. 2). Если в рабочем объёме счётчика нет свободных электронов, электрический разряд в нём не возникает. При попадании в счётчик ионизирующей частицы в газе образуются свободные электроны, которые движутся к положительно заряженной нити. Вблизи нити напряжённость электрического поля велика и электроны ускоряются настолько, что начинают, в свою очередь, ионизовать газ. В результате по мере приближения к нити число электронов лавинообразно нарастает. Возникает вспышка коронного разряда (См. Коронный разряд) и через счётчик течёт ток. При достаточно большом R (10⁸—10¹⁰ Ω) на нити скапливается отрицательный заряд и разность потенциалов между нитью и катодом быстро падает, в результате чего разряд обрывается. После этого чувствительность счётчика восстанавливается через 10^-1—10^-3 сек (время разрядки ёмкости С через сопротивление R). Такое большое время нечувствительности неудобно для многих применений. Ввиду этого несамогасящиеся счётчики, в которых гашение разрядов обеспечивается сопротивлением R, были вытеснены самогасящимися счётчиками (предложены Тростом), которые к тому же более стабильны. В них благодаря специальному газовому наполнению (инертный газ с примесью сложных молекул, например паров спирта, и небольшой примесью галогенов — хлора, брома, и́ода) разряд сам собой обрывается даже при малых сопротивлениях R. Время нечувствительности самогасящегося счётчика ~10^-4 сек.

Электрические импульсы во внешней цепи, возникающие при вспышках разряда в Г. — М. с., усиливаются и регистрируются электромагнитным счётчиком или пересчётной схемой. На рис. 3 приведена счётная характеристика Г. — М. с. — зависимость числа N регистрируемых в единицу времени импульсов от приложенного к счётчику напряжения V. Рабочий участок характеристики (плато) имеет протяжённость от нескольких десятков в до нескольких сот в. На плато число отсчётов практически равно числу ионизующих частиц, попадающих в счетчик.

Г. — М. с. используют во многих областях физики, в биологии и медицине, в археологии, геологии и технике.

Лит.: Принципы и методы регистрации элементарных частиц, пер. с англ., М., 1963; Калашникова В. И., Козодаев М, С., Детекторы элементарных частиц, М. 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, ч, 1).

Рис. 1. Схема стеклянного счётчика Гейгера — Мюллера: 1 — герметически запаянная стеклянная трубка; 2 — катод (тонкий слой меди на трубке из нержавеющей стали); 3 — вывод катода; 4 — анод (тонкая натянутая нить).

Рис. 2. Схема включения счётчика Гейгера — Мюллера.

Рис. 3. Счётная характеристика счётчика Гейгера — Мюллера.