Счетчик Гейгера—Мюллера

в) Катоды. В качестве материала для катодов наиболее пригодна медь; кроме того, можно применять графит, серебро, золото и платину; они применяются, в частности, в стеклянных счетчиках в виде тонких покрытий. Можно применять также нержавеющую сталь и латунь. Металлические трубки хорошо полируются внутри и перед монтажом тщательно очищаются спиртом или ацетоном. Обточенные на токарном станке или

отшлифованные металлы обнаруживают непосредственно после обработки самопроизвольную электронную эмиссию, постепенно исчезающую. Поэтому рекомендуется механически обработанные катоды перед сборкой счетчика прогреть или оставить лежать на воздухе в течение суток.

Для надежной очистки медных катодов, в частности, в не-самогасящихся счетчиках применяется смесь из одинаковых частей 50% азотной кислоты и 90% серной кислоты, которая разбавляется 5–10 частями воды. После обработки этим составом катод промывают 5–10 раз водой, в конце – дистиллированной; затем прогревают трубку примерно в течение 2 часов в высоком вакууме при температуре 350–400° С. Если наполнитель содержит примесь водорода, то медные катоды в водороде восстанавливаются; если же постоянной составной частью наполнителя является кислород, то очищенные катоды после интенсивного нагревания в воздухе или кислороде покрываются тонкой пленкой окиси. Рекомендуется также нагревание в атмосфере окиси азота до образования пленки, окрашенной в темно-пурпурный цвет.

Некоторые металлы, например алюминий и свинец, иногда трудно применять в качестве материала для катодов. Но если, несмотря на это, ими все же приходится пользоваться, то изнутри трубку покрывают аквадагом или тонким слоем меди, отлагая его испарением в вакууме. Если необходимо в алюминиевую трубку запаять латунные пробки, то концы трубки плакируют медью.

Оптимальная чувствительность счетчика для исследования рентгеновских и г-лучей достигается тем, что толщину стенки катода делают примерно равной длине пробега вторичных электронов в данном материале. Чувствительность счетчика для излучения, т.е. доля подсчитанных счетчиком квантов по отношению ко всем поступающим в счетчик квантам, зависит от материала катодов и от энергии излучения. Чувствительность алюминиевых катодов уменьшается от 2% при энергии 10 кэе до примерно 0,05% при энергии 100 кэе и увеличивается затем снова на 1,5% при 2,6 Aiae. Чувствительность медных или латунных счетчиков при 10 кэб и 2,6 Мэв приблизительно одинакова; минимум ее лежит между 200 и 300 кэе и составляет около 0,1%. Катоды из тяжелых металлов, например из свинца или золота, имеют чувствительность, которая неравномерно уменьшается от 3–4% при 10 кэе до примерно 0,8% при 600 кэе, а затем снова возрастает до 2% при 2,6 Мэв Аноды. В качестве анодов лучше всего применять вольфрамовую проволоку с одинаковым диаметром по всей длине. Также можно успешно пользоваться проволоками из других металлов, например ковара, нержавеющей и обычной стали. Так как рабочее напряжение возрастает с увеличением диаметра проволоки, то необходимо применять по возможности самую тонкую проволоку: нижняя граница диаметра лежит около 0,08 мм; при диаметре, большем чем 0,3 мм, хорошего плато уже не получается.

Чтобы вплавить проволоку в стеклянную стенку счетчика или в стеклянный изолятор, к обоим концам проволоки приваривают точечной сваркой соответствующие отрезки проволок толщиной 0,5–1 мм для вплавления в стекло. Перед установкой в счетчике проволока должна быть тщательно очищена; ни в коем случае нельзя дотрагиваться до проволоки пальцами. Лучше всю ее прокалить в высоком вакууме или в атмосфере водорода. Если конструкция счетчика такова, что оба конца проволоки выступают наружу, то проволока прокаливается непосредственно перед наполнением счетчика газом. Чтобы получить определенную эффективную длину анода, оба конца проволоки заключают в тонкие стеклянные капилляры или в металлические штифты, которые немного выступают внутрь катода; можно ограничить проволоку по длине при помощи наплавленных стеклянных шариков или стеклянных стержней.

В пропорциональных счетчиках для предотвращения небольших разрядов в направлении к аноду по поверхности изолятора рекомендуется ввод анода окружит, защитным кольцом, потенциал которого постоянен и примерно равен потенциалу анода.

Стеклянный счетчик

д) Форма счетчиков. Ниже даются указания Для самостоятельного изготовления счетчиков.

1) Размеры. Счетчики могут быть весьма различными по форме и величине, что объясняется большим разнообразием их применений. В большинстве случаев применяются счетчики с катодом диаметром между 5 и 25 мм и анодными проволоками длиной от 2 до 20 Cjh; при исследованиях, например, космических лучей употребляются значительно более длинные счетчики. Вообще, длина счетчика должна быть во много раз больше его диаметра. Так как мертвое время счетчика увеличивается приблизительно пропорционально квадрату диаметра катода, лучше вместо одного счетчика большого диаметра применять несколько включенных параллельно счетчиков малого диаметра; например, вместо одного г-счетчика диаметром 3 см можно применять комплекс из семи счетчиков, каждый диаметром в 1 см, которые вплавляются в одну стеклянную трубку и имеют общее газовое наполнение. В очень длинных самогасящихся счетчиках можно получить более короткое мертвое время, если анодную проволоку разделить на несколько частей, наплавив на нее маленькие стеклянные бусинки диаметром приблизительно 0,5 мм.

Ввод в металлический счетчик с впаянной металлической пробкой, стеклянным изолятором и металлическим цоколем.

Жидкостный счетчик

2) Стеклянные счетчики. Простейший стеклянный счетчик показан на рис. В качестве катода служит тонкостенная металлическая или угольная трубка, вплавленная в стеклянную трубку, с концами, хорошо закругленными или выгнутыми немного наружу; можно также отложить на внутренних стенках стеклянной трубки тонкий слой металла, применяя для этого испарение в вакууме или химическое осаждение. В частности, для этой цели пригодны также тонкие графитовые слои, которые получают, нанося слой аквадага. Перед нанесением металлического или графитового слоев необходимо стеклянную трубку весьма тщательно очистить с помощью раствора двухромовокислого калия в серной кислоте или другим подобным очистителем, так как необходимо, чтобы слой хорошо прилип к стеклу; в противном случае, если от слоя будут отделяться маленькие пленки, счетчик быстро придет в негодность. Подвод к катоду изготавливается в виде тонкой вплавленной в стеклянную трубку проволоки. У трубки из мягкого натрового стекла с толщиной стенки менее 0,8 мм графитовый слой можно нанести на стеклянную трубку снаружи: проводимость тонких слоев стекла достаточна, чтобы ток мог пройти через стенку.

 Скачать реферат