Пропорциональный счётчик. 
Атомная и ядерная физика: радиоактивность и ионизирующие излучения

Пропорциональный счётчик — газоразрядный прибор для регистрации ионизирующих излучений, создающий сигнал в виде электрического импульса, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, затраченной на ионизацию газа в его объёме.

Недостатком ионизационной камеры являются очень низкие токи. Этот недостаток камеры преодолевается в ионизационных детекторах с газовым усилением, что даёт возможность регистрировать частицы с энергией <�ю кэВ, в то время как сигналы от частиц таких энергий в ионизационных камерах «тонут» в шумах усилителя.

Газовое усиление — это увеличение количества свободных зарядов в объёме детектора за счёт того, что первичные электроны на своём пути к анода в больших электрических полях приобретают энергию достаточную для ударной ионизации нейтральных атомов рабочей среды детектора. Возникшие при этом новые электроны в свою очередь успевают приобрести энергию, достаточную для ионизации ударом. К аноду движется нарастающая электронная лавина. Коэффициент газового усиления достигает НК Такой режим работы отвечает пропорциональному счётчику. В нём амплитуда импульса тока пропорциональна энергии, затраченной заряженной частицей на первичную ионизацию среды детектора. Поэтому пропорциональный счётчик способен выполнять функции спектрометра. Энергетическое разрешение пропорциональных счётчиков лучше, чем у сцинтилляционных, но хуже, чем у полупроводниковых, причём пропорциональные счётчики позволяют работать в области энергий <1 кэВ, где полупроводниковые детекторы неприменимы.

Рис. 5. Схема пропорционального счётчика в продольном (а) и поперечном (б) разрезах: 1 — нитьанод, 2 — цилиндрический катод, 3 — изолятор, 4 — траектория заряженной частицы, 5 — электронная лавина. Электроны и ионы, созданные частицей в результате первичной ионизации атомов инертного газа, показаны, соответственно, чёрными и белыми кружочками.

Конструктивно пропорциональный счётчик обычно изготавливают в форме цилиндрического конденсатора с анодом в виде тонкой металлической нити по оси цилиндра, что обеспечивает вблизи анода напряженность электрического поля значительно большую, чем в остальной области.

детектора.

Рис. 6. Схема включения счетчика Гейгера. Разность потенциалов приложена между стенками и центральным электродом через сопротивление, зашунтированное конденсатором Си

Пропорциональные счётчики используются для регистрации всех видов ионизирующих излучений. При регистрации нейтронов, гаммаи рентгеновских квантов имеют место взаимодействия этих излучений с наполняющим счётчик газом, в результате которых образуются регистрируемые пропорциональным счётчиком вторичные заряженные частицы. Использование газового усиления в пропорциональных счётчиках даёт возможность значительно повысить чувствительность измерений по сравнению с ионизационными камерами, позволяет определять энергию ядерных частиц и изучать их природу.

Поскольку пропорциональные счётчики используются для измерения излучения малых энергий (порядка десятков кэВ), то определенные требования предъявляются к материалу окна, пропускающего излучение в рабочий объём счётчика. Материал окна выбирается таким, чтобы поглощение в нём для исследуемого диапазона энергий было минимальным. Типичным пропорциональным счётчиком является детектор с бериллиевым окном толщиной 70 мкм, наполненный смесью газов 90% Хе + ю%

СН₄ до общего давления Р=о, 8 атм. Такой счётчик имеет почти юо% эффективность при энергии у-квантов ю кэВ.