ЖИДКОСТНОЙ СЧЕТЧИК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Советский патент 1973 года по МПК G01T1/204 H01J47/06 

1

Изобретение относится к области регистрации заряженных частиц, а именно к счетчикам с жидкой рабочей средой и пропорциональным коэффициентом усиления.

Известен счетчик частиц, содержащий высоковольтный источник питания, цилиндрический проводящий корпус, проводящую нить и диэлектрическую жидкость.

Однако известный счетчик имеет низкий коэффициент умножения (10) первичных электронов, создаваемых частицей, и малую эффективность регистрации частиц, не превышающую 30%; пропорциональность между начальной ионизацией и амплитудой импульса практически отсутствует. Счетчик неустойчив в работе, на нити его непрерывно возникают неуправляемые разряды. Одной из причин этих явлений являются локальные поверхностные микрошероховатости проволочки, которые инициируют ложный разряд.

Цель изобретения - повышение коэффициента усиления, увеличение эффективности регистрации частиц и обеспечение пропорциональности коэффициента усиления при ограниченном разряде.

Цель достигается тем, что в предлагаемом счетчике нить покрыта слоем полупроводника.

Предлагаемый счетчик схематически изображен на чертеже.

2

Он содержит диэлектрический корпус 1, первый электрод 2, второй электрод (проводящую нить) 3 с полупроводниковым покрытием 4, жидкую среду 5.

Роль полупроводникового покрытия на нити сводится к закрытию микрошероховатостей проволочки и к ограничению тока в разряде. В нормальном состоянии (при отсутствии частицы) электрическое поле в счетчике простирается от электрода 2 до поверхности слоя 4. В момент размножения электронов слой на проволочке частично заряжается, и это приводит к уменьщению напряженности поля в точке разряда, следствием чего является автоматическое прекращение разряда в жидкости.

После этого наступает период восстановления поля.

Счетчик в таком исполнении является пропорциональным, устойчив в работе. В качестве полупроводникового слоя на нити может быть использовано, например, полупроводниковое стекло. Рабочей средой счетчика могут служить молекулярные или одноатомные нсидкости. В одноатомные жидкости, например жидкий аргон, следует вводить молекулярные добавки, гасящие ультрафиолетовую радиацию в момент размножения электронов, ведущую к нестабильности процесса размножения. В случае использования в счетчике молекулярной жидкости, например жидкого азота, добавку вводить не следует, так как многоатомная среда отличается малым фотовыходом электронов.

При нрохождении частицы через счетчик электроны из следа под действием поля устремляются к нити 5 и по пути размножаются. На нити формируется импульс. Вторичные процессы типа вторичных лавин отсутствуют в силу ограничения тока в разряде за счет покрытия нити и гашения ультрафиолетового излучения.

Толщину полупроводникового покрытия и его сопротивление выбирают из условия ограничения тока в разряде. Для этого можно воспользоваться формулой для релаксационlioro процесса , где т - время зарядки покрытия, R - его сопротивление, С - емкость.

Емкость С и сопротивление R соответственно равны

(1)

21п - 1 где е - диэлектрическая ностоянная слоя; / - длина нити; г - радиус нити; б - толщина слоя; р - удельное сопротивление материала покрытия. Из этих формул следует . /8 + Т

Развитие л,авины обычно происходит за время сек. Поэтому, если принять, например, радиус проволочки см, покрытие проволочки выполнить из полупроводникового стекла, для которого и р 10 ом-см, то из формулы (3) следует, что см. Размеры лавины у проволочки имеют величину 2 мм, поэтому электрическая емкость покрытия в месте подхода лавины к про::олочке равна, как следует из формулы (1), 2 пф. Заряд этой емкости, например, до 1 /се, когда прекращается разряд в жидкости, требует 2-10-8 заряда, или 10° электронов.

Количес1зо свободных электронов, образуемых частицей в жидкости на пути 1 см, составляет . Следовательно, коэффициент усиления счетчика составляет 10 -10. Эффективность счетчика составляет

л; 100%.

Принцип, заложенный в предлагаемом счетчике, может быть перенесен на нитяную проволочную камеру, т. е. проволочки в ней можно покрыть слоем полупроводника. 30 35 40 Предмет изобретения Жидкостной счетчик заряженных частиц, содержащий высоковольтный источник питания, цилиндрический проводящий корпус, служащий катодом и заполненный диэлектрической жидкостью, по оси которого расположена проводящая нить, служащая анодом, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления, увеличения эффективности регистрации частиц и обеспечения пропорциональности коэффициента усиления нри ограниченном разряде, нить счетчика покрыта слоем полупроводника.