Пропорциональный счётчик

газоразрядный прибор для регистрации ионизирующих излучении (См. Ионизирующие излучения), создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, теряемой в его объеме на ионизацию. Заряженная частица, проходя через газ, наполняющий П. С., создаёт на своём пути па́ры ион — электрон, число которых зависит от энергии, терямой частицей в газе. При полном торможении частицы в П. С. Импульс пропорционален энергии частицы. Как и в ионизационной камере (См. Ионизационная камера), под действием электрического поля электроны движутся к аноду, ионы — к катоду. В отличие от ионизационной камеры вблизи анода П. С. Поле столь велико, что электроны приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации.

В результате вместо каждого первичного электрона на анод приходит лавина электронов и полное число электронов, собранных на аноде П. С., во много раз превышает число первичных электронов. Отношение полного числа собранных электронов к первоначальному количеству называется коэффициентом газового усиления (в формировании импульса участвуют также и ионы). В П. С. Обычно катодом служит цилиндр, а анодом — тонкая (10—100 мкм) металлическая нить, натянутая по оси цилиндра (см. Рис.). Газовое усиление осуществляется вблизи анода на расстоянии, сравнимом с диаметром нити, а весь остальной путь электроны дрейфуют под действием поля без «размножения». П. С. Заполняют инертными газами (рабочий газ не должен поглощать дрейфующие электроны) с добавлением небольшого количества многоатомных газов, которые поглощают фотоны, образующиеся в лавинах.

Типичные характеристики П. С. Коэффициент газового усиления Пропорциональный счётчик 103—104 (но может достигать 106 и больше). Амплитуда импульса Пропорциональный счётчик 10-2 в при ёмкости П. С. Около 20 пкф. Развитие лавины происходит за время Пропорциональный счётчик 10-9—10-8 сек, однако момент появления сигнала на выходе П. С. Зависит от места прохождения ионизующей частицы, т. Е. От времени дрейфа электронов до нити. При радиусе Пропорциональный счётчик 1 см и давлении Пропорциональный счётчик 1 атм время запаздывания сигнала относительно пролёта частицы Пропорциональный счётчик 10-6 сек. По энергетическому разрешению П. С. Превосходит Сцинтилляционный счётчик, но уступает полупроводниковому детектору (См. Полупроводниковый детектор).

Однако П. С. Позволяют работать в области энергий < 1 кэв, где полупроводниковые детекторы неприменимы. П. С. Используются для регистрации всех видов ионизирующих излучений. Существуют П. С. Для регистрации α-частиц, электронов, осколков деления ядер и т.д., а также для нейтронов, гамма- и рентгеновских квантов. В последнем случае используются процессы взаимодействия нейтронов, γ- и рентгеновских квантов с наполняющим счётчик газом, в результате которых образуются регистрируемые П. С. Вторичные заряженные частицы (см. Нейтронные детекторы). П. С. Сыграл важную роль в ядерной физике 30—40-х гг. 20 в., являясь наряду с ионизационной камерой практически единственным спектрометрическим детектором. Второе рождение П. С. Получил в физике частиц высоких энергий в конце 60-х гг.

В виде пропорциональной камеры, состоящей из большого числа (102—103) П. С., расположенных в одной плоскости и в одном газовом объёме. Такое устройство позволяет не только измерять ионизацию частицы в каждом отдельном счётчике, но и фиксировать место её прохождения. Типичные параметры пропорциональных камер. Расстояние между соседними анодными нитями Пропорциональный счётчик 1—2 мм, расстояние между анодной и катодной плоскостями Пропорциональный счётчик1 см. Разрешающее время Пропорциональный счётчик 10-7 сек. Развитие микроэлектроники (См. Микроэлектроника) и внедрение в экспериментальную технику ЭВМ позволили создать системы, состоящие из десятков тыс. Отдельных нитей, соединённых непосредственно с ЭВМ, которая запоминает и обрабатывает всю информацию от пропорциональной камеры.

Т. О., она является одновременно быстродействующим спектрометром и трековым детектором. В 70-х гг. Появилась дрейфовая камера, в которой для измерения места пролёта частицы используется дрейф электронов, предшествующий образованию лавины. Чередуя аноды и катоды отдельных П. С. В одной плоскости и измеряя время дрейфа электронов, можно измерить место прохождения частицы через камеру с высокой точностью (Пропорциональный счётчик 0,1 мм) при числе нитей в 10 раз меньше, чем в пропорциональной камере. П. С. Применяются не только в ядерной физике, но и в физике космических лучей (См. Космические лучи), астрофизике, в технике, медицине, геологии, археологии и т.д. Например, с помощью установленного на «Луноходе-1» П. С. По рентгеновской флюоресценции производился химический элементный анализ вещества поверхности Луны.

Лит. Векслер В., Грошев Л., Исаев Б., Ионизационные методы исследования излучений, М. — Л., 1949. 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]). В. С. Кафтанов, А. В. Стрелков. Схема пропорционального счетчика . А — область дрейфа электронов. Б — область газового усиления..