当前课程知识点:核辐射物理及探测学 > 第八章 气体电离探测器 > 8.4 G-M计数管 > 8.4.2 有机自熄GM计数管
下面我们介绍
第一种自熄GM计数管
叫有机自熄GM管
有机自熄GM管
就是在工作气体里面
加入少量的有机气体
例如工作气体90%的是氩气
然后我们在里面
加入10%的酒精
就会构成一个有机管
有机GM管
这样的GM管
它具有自熄的能力
我们把它称为有机自熄GM管
或者简称为有机管
我们现在来介绍一下
有机自熄GM管的工作机制
第一个过程还是初始电离
和碰撞电离的过程
这个过程和我们前面分析
非自熄GM管是一样的
只不过这个里面要注意一下
因为有机气体分子
它的电离电位和激发电位
都要比氩的氩原子的电离电位
和激发电位要低
所以碰撞电离的过程呢
更可能产生的是多原子分子气体
它的电离和激发
第二个过程是一个放电传播的过程
放电传播就靠的是
氩的激发态的原子退激
发出的紫外光子
这个光子会被周围的
有机气体分子吸收
有机气体分子吸收了
这个光子之后呢
会产生电离和激发
这样的一个情况
电离又会产生新的电子
这个新的电子在电场的作用下
再去发生电子雪崩的过程
实现了一个放电传播
因为有机气体分子能够强烈的吸收
氩的激发态
退激放出来的紫外光子
其实这个光子它就走不了多远
我们说这个放电的过程呢
只能沿着阳极丝
很小的范围里面去传播
因此这个放电是沿着阳极丝
从中间这个开始电离的位置
向两端传播的一个过程
同时我们说正离子鞘
也是沿着阳极丝向两端形成的
它的过程也是和前面一样
最后形成离子鞘
这个阳极附近的电场强度
降得足够低了
放电过程也就结束
这个放电传播和我们前面说的
非自熄GM管的放电传播
是不一样的
那个过程我们说
离子鞘是在各个地方
都同时在形成逐渐加厚的
有机管它是在某一个地方
先形成了一个离子鞘的这种环
然后这种环向两边走
最后把阳极包住
这样的一个传播过程
原因就是里面加了有机气体
这个有机气体
让这个光走不了多远了
第三个过程
我们来看
还是正离子鞘向阴极漂移的过程
因为这个里面
我们已经有两种气体了
而且这两种气体
它的电离能是不一样的
所以这个过程里头
显然会实现一个电荷交换
就是说一开始
你的电子雪崩的过程里面
也许也产生了氩的这种氩离子
在氩离子向阴极漂移的过程里面
它就会和这个有机气体分子
去发生碰撞
这个碰撞的过程里面
就实现了一个电荷的交换
使得我们最后到达阴极的正离子
都是由有机气体的离子所构成的
也就是M+组成的
第四个过程呢
就是正离子
当然这个时候的正离子
已经不是氩的正离子
而是有有机气体分子的正离子M+
有机气体离子
在阴极的电荷中和过程呢
它也会产生
处于激发态的有机气体分子
处于激发态的有机气体分子
它不会再去发射光子退激
或者它不会再去打到阴极表面
去产生二次电子
而是它有很大的概率
发生超前离解
就是把大分子变成了小分子
把这部分能量消耗掉
这样的话它就会抑制了离子反馈
也就是不会有二次电子的发射
使放电过程给它熄灭下来
所以这样的GM管
我们叫自熄GM计数管
也就是有一个自我熄灭
放电过程的这样的一个功能
我们看一下有机自熄GM管
它存在的一些问题
第一个问题呢
我们说它的工作电压
通常是比较高的
一般都是在1000伏以上
原因就是由于有机气体
它具有比较丰富的激发能级
电子在这样气体存在的情况下呢
它的能量是比较难以积累的
为了能够在两次碰撞中
积累足够的能量
产生这个雪崩的过程
需要工作电压比较高
第二个呢
是我们看到它消灭离子反馈的
这个过程
或者抑制离子反馈的过程
它利用到的都是大分子分解
变成小分子这样的过程
所以在有机管工作的过程里面
会发生大量的有机分子的一个分解
使得你初始充入的有机分子的数目呢
会不断的减少
分解的产物又在不断的增加
最后使得你这个管子里面的气压
会逐渐的增大
当然最后会使得有机管失效
所以我们叫有机管的计数的寿命
不会太长 比较短
通常是能计10的7次方
到10的8次方个计数
往后它的性能已经变差
这个就是有机自熄GM管
我们说
有机管利用了有机气体的作用
阻挡了光子反馈
使放电传播是沿着阳极丝进行的
更重要的是呢
有机气体的存在抑制了离子反馈
使得有机管是一个自熄的GM管
可以比较方便的应用
所以这是一种实用的计数管
但应用上也要注意
一个是它的工作电压会比较高
通常在1000伏以上
而且它的计数寿命也会比较短
这是它的一个主要的特点
这一节的内容就到这里
-1.1 基础知识、常量与单位
-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落
-7.5 时间间隔的统计分布
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分:能量分辨率
--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分:饱和特性、坪特性等
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 中子与物质的相互作用
-13.4 中子探测的特点与探测方法分类
-13.5 常用的中子探测器
-课后作业--作业