Жидкостной счетчик заряженных частиц
О П И С А Н И Е 375597
ИЗОБРЕТЕНИЯ, Союэ Советскит
Социалистическиа
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 07 1Ч.1971 (№ 1635351/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 23.III.1973. Бюллетень № 16
Дата опубликования описания 14Х1.1973
М. 1(л. О 01t 1!2 04
Н 011 39/ 9
Комитет по делам иэсбрвтеиий и открытий при Совете Мииистров
СССР
УД 1(539.1.074.23 (088.8) Автор изобретения
A. Ф. Писарев
Ооъединенный институт ядерных исследований
Заявитель
ЖИДКОСТНОЙ СЧЕТЧИК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
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 ((105) 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.
Он содержит диэлектрический корпус 1, первый электрод 2, второй электрод (проводящую нить) 8 с полупроводниковым покрытием 4, жидкую среду 5.
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 счетчи10 ке простирается от электрода 2 до поверхности слоя 4. В момент размножения электронов слой на проволочке частично заряжается, и это приводит к уменьшению напряженности поля в точке разряда, следствием чего
15 является автоматическое прекр ащение разряда в жидкости.
После этого наступает период восстановления поля.
Счетчик в таком исполнении является про20 порциональным, устойчив в работе. В качестве полупроводникового слоя на нити может быть использовано, например, полупроводниковое стекло. Рабочей средой счетчика могут служить молекулярные или одноатом25 ные жидкости. В одноатомные жидкости, например жидкий аргон, следует вводить молекулярные добавки, гасящие ультрафиолетовую радиацию в момент размножения электронов, ведущую к нестабильности процесса
30 размножепия. В случае использования в счет375597
7 г+ь
2In
r ро
2тс г+ — 1 (2) Предмет изобретения
Составитель Ю, Нагорных
Техред 3. Тараненко Корректор E. Сапунова
Редактор И. Орлова
Заказ 1702/14 Изд. № 1379 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 чике молекулярной жидкости, например жидкого азота, добавку вводить не следует, так как многоатомная среда отличается малым фотовыходом электронов.
При прохождении частицы через счетчик электроны из следа под действием поля устремляются к нити 3 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 релаксационного процесса =RC, где т — время зарядки покрытия, R — его сопротивление, С вЂ” емкость.
Емкость С и сопротивление Я соответствен-!!о равны где е — диэлектрическая постоянная слоя;
l — длина нити;
r — радиус нити;
6 — толщина слоя; р — удельное сопротивление материала покрытия.
11з этих формул следует
Развитие лавины обычно происходит за время т — — 10 — сек. Поэтому, если принять, например, радиус проволочки r=5.10 — см, покрытие проволочки выполнить из полупроводникового стекла, для которого в=5 и р=
=10 ои.см, то из формулы (3) следует, что
6=10 — с,и. Размеры лавины у проволочки имеют величину — 2 .ил, поэтому электрическая емкость покрытия в месте подхода ла10 ьины к про олочке равна, как следует из формулы (1), 2 пф. Заряд этой емкости, например, до 1 кв, когда прекращается разряд в жидкости, требует 2.10 — к заряда, или
10 о эл ектр он ов.
15 Количеств зо свободных электронов, образуемых ча<.тицей в жидкости на пути 1 см, составляет 10 — 104. Следовательно, коэффициент усиления счетчика составляет 10 — 107.
Эффективность счетчика составляет
20 100%.
Принцип, заложенный в предлагаемом счетчике, мс:кет быть геренесен на нитяную проволочную камеру, т. е. проволочки в ней можно !IQKphITb слоем полупроводника.
7(идкостной счетчик заряженных частиц, 30 содержащий вь:соковольтный источник питания, цилиндрический проводящий корпус, служащий катодом и заполненный диэлектрической жидкостью, по оси которого расположен а проводящая нить, служащая анодом, 35 отличаюи„ийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления, увеличения эффектигности регистрации частиц и обеспечения пропорциоцаль коэффициента усиления пр ограниченном разряде, пить счетчика по40;;рыта слоем полупроводника.
