RU2112994C1

RU2112994C1 - Method for detection of ionizing radiation

Info

Publication number: RU2112994C1
Application number: RU93045048A
Authority: RU
Inventors: Виктор Константинович Ляпидевский
Original assignee: Виктор Константинович Ляпидевский
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: method involves generating by a gas-discharge detector multiplication of hot electrons in gas with negative electric particles. EFFECT: increased three-dimensional resolution.

Description

Изобретение относится к методам регистрации ионизирующих излучений. The invention relates to methods for recording ionizing radiation.

Известен способ регистрации ионизирующих излучений с помощью газоразрядного детектора, заполненного электроположительным рабочим газом, т.е. газом, не захватывающим электроны, образовавшиеся после прохождения через счетчик регистрируемой частицы [1]. Способ заключается в создании в некоторой области ионизационной камеры напряженности электрического поля, достаточной для того, чтобы электроны, находящиеся в этой области, получали энергию, необходимую для ионизации молекул газа. A known method of detecting ionizing radiation using a gas discharge detector filled with electropositive working gas, i.e. gas not capturing the electrons formed after passing through the counter of the detected particles [1]. The method consists in creating an electric field strength in a certain region of the ionization chamber so that the electrons in this region receive the energy necessary for ionizing the gas molecules.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ регистрации ионизирующих излучений с помощью цилиндрического пропорционального счетчика [2]. Известный способ заключается в том, что объем счетчика заполняют электроположительным газом и вблизи нити создают электрическое поле, достаточное для того, чтобы попавший в эту область электрон на длине свободного пробега получал энергию, достаточную для ударной ионизации. The closest analogue of the invention is a method for recording ionizing radiation using a cylindrical proportional counter [2]. The known method consists in the fact that the volume of the counter is filled with electropositive gas and an electric field is created near the filament, so that an electron falling in this region along the mean free path receives enough energy for impact ionization.

Существенно, что электроны, образовавшиеся вне этой области, дрейфуют к нити, на которую всегда подают положительный потенциал, и, попадая в эту область, создают лавины (газовое усиление). Поэтому пространственное разрешение детектора определяют его диаметром. It is significant that the electrons formed outside this region drift to the filament, which always has a positive potential, and, falling into this region, create avalanches (gas amplification). Therefore, the spatial resolution of the detector is determined by its diameter.

Предлагаемый способ позволяет получить пространственное разрешение существенно меньшее, чем диаметр газоразрядного детектора. The proposed method allows to obtain a spatial resolution substantially smaller than the diameter of the gas discharge detector.

Данный технический результат достигается при осуществлении способа регистрации ионизирующих излучений с помощью газоразрядного детектора, заполненного рабочим газом, который включает введение в рабочий газ примесей, захватывающих термализованные электроны, создание в объеме детектора электрического поля, причем концентрацию примесей и напряженность электрического поля Е выбирают из условия: Eeλ > I_n , , где J_n - потенциал ионизации газа, заполняющего объем детектора, а Eeλ - - энергия, которую получает электрон по длине свободного пробега λ, , и регистрируют электрический импульс, вызываемый движением нетермализованных горячих электронов.This technical result is achieved by implementing a method for recording ionizing radiation using a gas-discharge detector filled with a working gas, which includes introducing impurities capturing thermalized electrons into the working gas, creating an electric field in the detector’s volume, and the impurity concentration and electric field strength E are selected from the condition: Eeλ> I _n,, where J _n - ionization potential of the gas filling the volume of the detector, and Eeλ - - the energy that the electron receives the mean free path , And record the electrical pulse, causes the movement nonthermalized hot electrons.

Сущность способа заключается в том, что образовавшиеся в основном объеме электроны после термализации захватываются примесями и образуют отрицательные ионы. Последние, обладая на три порядка меньшей подвижностью, чем электроны, практически не участвуют в формировании электронного импульса. Таким образом, ионизирующая частица, проходящая через основной объем детектора, не регистрируется. Однако при прохождении ионизирующего излучения через область с достаточно большой напряженностью электрического поля вблизи нити происходит ускорение нетермализованных горячих электронов до энергий, при которых они ионизируют газ. The essence of the method lies in the fact that the electrons formed in the main volume after thermalization are captured by impurities and form negative ions. The latter, having three orders of magnitude less mobility than electrons, practically do not participate in the formation of an electron pulse. Thus, an ionizing particle passing through the main volume of the detector is not detected. However, when ionizing radiation passes through a region with a sufficiently high electric field strength near the filament, non-thermalized hot electrons accelerate to the energies at which they ionize the gas.

Это приводит к развитию лавин и образованию электронного импульса и регистрации ионизирующего излучения. This leads to the development of avalanches and the formation of an electron pulse and registration of ionizing radiation.

Режим размножения горячих электронов позволяет осуществить позиционно-чувствительный детектор с пространственным разрешением нескольких мкм. Радиус чувствительной области в таком детекторе может варьировать в широких пределах в зависимости от диаметра нити, количества электроотрицательных примесей и напряженности электрического поля. The multiplication mode of hot electrons makes it possible to realize a position-sensitive detector with a spatial resolution of several microns. The radius of the sensitive region in such a detector can vary within wide limits depending on the diameter of the filament, the amount of electronegative impurities, and the electric field strength.

Существенно, что в качестве электроотрицательных примесей можно применить неорганические газы (кислород и др). Это существенно увеличивает радиационную стойкость детектора по сравнению с обычно применяющимися детекторами, где в качестве примесей в рабочий газ вводят органические газы. Увеличение радиационной стойкости особенно важно при работе детекторов с пучками, получаемыми на современных ускорителях. It is essential that inorganic gases (oxygen, etc.) can be used as electronegative impurities. This significantly increases the radiation resistance of the detector in comparison with commonly used detectors, where organic gases are introduced into the working gas as impurities. An increase in radiation resistance is especially important when working with detectors produced by modern accelerators.

Многонитяной детектор, работающий в режиме размножения горячих электронов, является весьма эффективным детектором переходного излучения. A multi-strand detector operating in the mode of propagation of hot electrons is a very effective transition radiation detector.

Особенностью детектора является возможность работы как при положительном потенциале на нити, так и при отрицательном. При отрицательном потенциале на нити пространственное разрешение детектора улучшается. Если нить заряжена положительно, то происходит возрастание электронных лавин, так как напряженность электрического поля вблизи нити растет. Если нить заряжена отрицательно, то происходит затухание электронных лавин. Вследствие этого чувствительная область при отрицательно заряженной нити меньше, чем при положительно заряженной нити. A feature of the detector is the ability to work both with a positive potential on the thread and with a negative one. With a negative potential on the filament, the spatial resolution of the detector improves. If the filament is positively charged, an increase in electron avalanches occurs, since the electric field near the filament grows. If the thread is negatively charged, then the attenuation of electron avalanches occurs. As a result of this, the sensitive region with a negatively charged filament is smaller than with a positively charged filament.

Источники информации
1. Росси Б., Штрауб Г. Ионизационные камеры и счетчики. - М.: Изд. иностр. лит., 1951, с.76.Sources of information
1. Rossi B., Straub G. Ionization chambers and counters. - M.: Publishing. foreign lit., 1951, p. 76.

2. Ляпидевский В. К. Методы детектирования излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 226. 2. Lyapidevsky VK. Methods of radiation detection. - M .: Energoatomizdat, 1987, p. 226.

Claims

A method of detecting ionizing radiation using a gas-discharge detector filled with a working gas, characterized in that impurities capturing thermalized electrons are introduced into the working gas, an electric field is created in the detector volume, the impurity concentration and electric field strength E being selected from the condition
Eeλ> I _n ,
where I _n is the ionization potential of the gas filling the volume of the detector;
Eeλ is the energy that an electron receives on the mean free path λ,
and registering an electrical impulse caused by the movement of non-thermalized hot electrons.