RU2148283C1 - Газовый детектор - Google Patents
Газовый детектор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148283C1 RU2148283C1 RU98120259A RU98120259A RU2148283C1 RU 2148283 C1 RU2148283 C1 RU 2148283C1 RU 98120259 A RU98120259 A RU 98120259A RU 98120259 A RU98120259 A RU 98120259A RU 2148283 C1 RU2148283 C1 RU 2148283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- gas
- resistive
- layers
- conductive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
- H01J47/02—Ionisation chambers
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Изобретение относится к рентгеновскому ядерному приборостроению и может быть использовано для регистрации заряженных частиц и излучений. Газовый детектор содержит два плоско-параллельных проводящих слоя, резистивный слой и газовую прослойку между резистивным и вторым проводящим слоем, а также дополнительно введенный диэлектрический слой между первым проводящим и резистивным слоями, причем последние контактируют между собой по меньшей мере в одной точке поверхностей. По меньшей мере один проводящий слой выполнен в виде отдельных электрически изолированных один от другого элементов. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности регистрации за счет отвода накопленного заряда от места пробоя по резистивному слою к проводящему, а также упростить технологию изготовления. 5 ил., 4 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области рентгеновского и ядерного приборостроения и может быть использовано для регистрации заряженных частиц и излучений.
Известны газовые пропорциональные детекторы, содержащие помещенные в газовую среду, находящуюся под действием высокого напряжения, электроды, один из которых, преимущественно катод, выполнен в виде тела вращения, а другой - в виде тонкой нити (RU, N 1764090, кл. H 01 J 47/06, 1992 г., бюлл. N 35; RU, N 2062523, кл. H 01 J 47/06, 1996 г., бюлл. N 17). Они нашли широкое применение в физике высоких энергий, но сложны в изготовлении и не обладают достаточным быстродействием для прецезионных временных измерений.
Известны газовые детекторы, выполненные в виде плоскопараллельной камеры, например детектор, описанный в Technical Proposal for A Large Jon Collider Experiment (ALICE) at the CERN LHS, Printed at CERN, dec. 1995, стр. 64. Он содержит два плоскопараллельных металлических электрода, посредством керамики или пластика, размещенных на фиксированном расстоянии друг от друга, при этом пространство между электродами заполнено газовой средой, а постоянное напряжение, приложенное между ними, создает напряженность электрического поля, достаточную для лавинного пробоя газа, ионизируемого частицами высоких энергий. В процессе лавинного умножения свободные носители (ионизированные частицами), двигаясь в электрическом поле, рождают дополнительные электроны, обеспечивая газовое усиление. Однако в упомянутом приборе отсутствует механизм ограничения тока при лавинном пробое, поэтому детектор работает в режиме пропорционального усиления и лишь в узком диапазоне питающих напряжений. Частично эта проблема решается путем подачи питающих напряжений через R-C-R фильтр, обеспечивающий снижение напряжения между пластинами при протекании заряда. Однако при этом конечная величина постоянной времени цепи питания ограничивает загрузку детектора, то есть детектор эффективен лишь при малом количестве регистрируемых в единицу времени частиц.
Наиболее близким по сущности к заявляемому является газовый детектор (счетчик Пестова), также построенный по принципу плоскопараллельной камеры (Technical Proposal for A Large Jon Collider Experiment (ALICE) at the CERN LNS, Printed at CERN, dec. 1995, стр. 58). В нем снижение напряженности электрического поля в месте прохождения частицы, необходимое для ограничения процесса лавинного умножения, осуществляется за счет падения напряжения на резистивном (полупроводящем) слое, размещенном между проводящим слоем и газовой средой и выполняющем в этой конструкции роль анода. При этом газовое усиление детектора значительно выше, чем в ранее описанном, и существенно упрощена цепь питания. Однако возможность регулировки параметров детектора ограничивается узким перечнем используемых материалов, поскольку анод может быть изготовлен только из специального целиком полупроводящего (электронного типа) материала, к которым относятся, например, некоторые виды электротехнического стекла.
Настоящее изобретение решает задачу упрощения технологии изготовления детектора и регулировки его выходных параметров путем изменения механизма отвода накапливаемых зарядов, а именно путем отвода их от места пробоя по резистивному слою к металлическому электроду, а также повышения надежности прибора.
Задача решается тем, что в газовом детекторе, содержащем два проводящих слоя, например плоскопараллельных, и размещенный между ними резистивный слой и газовую прослойку, дополнительно введен диэлектрический слой между одним из проводящих и резистивным слоями, причем последние контактируют между собой по меньшей мере в одной точке поверхностей. При лавинном пробое детектор работает аналогично счетчику Пестова, при этом снижение напряженности электрического поля достигается за счет зарядки конденсатора, образованного границей раздела проводящий слой (например, металл) - диэлектрический слой и газовой прослойкой, под местом прохождения частицы с последующим рассасыванием заряда вдоль поверхности слоя по резистивному слою во все стороны и далее к металлу. В этом случае резистивный слой работает при меньших напряженностях электрического поля, а диэлектрический слой обеспечивает снижение напряженности электрического поля в газе в точке появления заряда.
Детектор может быть выполнен симметричным, то есть в него между вторым проводящим слоем и газовой прослойкой дополнительно введены контактирующие друг с другом второй резистивный и второй диэлектрический слои, при этом последний примыкает к второму проводящему слою, а второй резистивный слой контактирует с вторым проводящим по меньшей мере в одной точке поверхностей. При этом дополнительно снижается напряженность электрического поля в газовом зазоре над местом прохождения частиц. Наиболее технологичен газовый детектор, в котором точки контакта между проводящим и резистивным слоями расположены по периметру детектора. В этом случае сохраняется целостность чувствительной зоны детектора, предотвращаются краевые эффекты, что ведет к повышению эффективности регистрации. Оптимальной с точки зрения электрических характеристик детектора является толщина диэлектрического слоя, определенная из соотношения, выведенного из условия начального равенства в любом, сколь угодно малом элементе структуры емкости газового зазора и емкости между проводящим и резистивным слоями:
dд≤ εд•dг/εг,
где dд - толщина диэлектрического слоя;
dг -толщина газовой прослойки;
εд - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического слоя;
εг - диэлектрическая проницаемость газа.
dд≤ εд•dг/εг,
где dд - толщина диэлектрического слоя;
dг -толщина газовой прослойки;
εд - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического слоя;
εг - диэлектрическая проницаемость газа.
Проводящие слои газового детектора (по меньшей мере один из них) могут быть выполнены в виде отдельных электрически изолированных элементов. Сигнал в этом случае снимается с каждого элемента, координаты которого заданы геометрией прибора. Это позволяет существенно расширить возможности детектора и использовать его в качестве координатной системы.
Отдельные газовые детекторы могут быть собраны в пакет. При этом появляется возможность измерения энергии частиц по количеству сработавших приборов. Соединенные одним проводящим слоем детекторы сохраняют быстродействие при одновременном увеличении эффективности регистрации частиц и излучений.
В заявленном газовом детекторе при его повышенной эффективности и надежности обеспечена возможность изменением толщины диэлектрического слоя и проводимости резистивного слоя изменять его выходные характеристики: усиление, загрузочную способность и быстродействие.
Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами. На фиг. 1 представлена схема газового детектора по п. 1; на фиг. 2 - то же по п. 3; на фиг. 3 - то же по п. 2; на фиг. 4 - то же по п. 5; на фиг. 5 - схема соединения нескольких газовых детекторов в один пакет.
Газовый детектор состоит из проводящего слоя 1, выполненного, например, в виде пластины, под которым размещен вновь введенный первый диэлектрический слой 2, контактирующий по поверхности с резистивным слоем 3. Слои 1 и 3 контактируют между собой по меньшей мере в одной точке поверхностей, в частности, расположенной на периметре детектора. Второй проводящий слой 4 разделен с резистивным слоем 3 газовой прослойкой 5. Расстояние, на которое отнесены слои 3 и 4, фиксировано изоляторами 6. Детектор может быть выполнен симметричным и содержать дополнительно второй диэлектрический 7 и второй резистивный 8 слои, введенные в контакт с уже существующими элементами 4 и 5. По меньшей мере один проводящий слой может быть выполнен в виде отдельных электрически изолированных друг от друга элементов. Нагрузкой газового детектора служат резисторы Rн. Проводящие слои 1 и 4 могут быть выполнены из металла, например Al, диэлектрические слои 2 и 7 - из Al2O3, а резистивные слои 3 и 8 - из TiC с ρ ~ 102...109Ω см. Газовой прослойкой может служить фреон. Толщина диэлектрического слоя выбрана dд из соотношения: dд≤ εд•dг/εг, где dг - толщина газовой прослойки, а εд и εг - диэлектрические постоянные диэлектрика и газовой прослойки соответственно.
Отдельные приборы могут быть собраны в пакет таким образом, что обращены друг к другу проводящими поверхностями, как одноименными, так и разноименными.
Детектор работает следующим образом. К слоям 1 и 4 прикладывают постоянное напряжение питания Uпит, создающее напряженность поля, достаточную для обеспечения лавинного пробоя газа под действием проходящих через него частиц и излучений. Образовавшиеся свободные электроны, двигаясь в электрическом поле, рождают дополнительные электроны, обеспечивая газовое усиление. С резистора нагрузки Rн, подсоединенного к проводящему слою, снимается токовый сигнал. Электроны заряжают элементарный конденсатор между слоями 1 и 5, что снижает напряженность электрического поля в газе под местом прохождения частицы, и пробой прекращается.
Газовый детектор используется в составе аппаратуры для регистрации заряженных частиц и излучений. Он обладает достаточной надежностью при невысоких требованиях к материалам и технологии изготовления.
Claims (5)
1. Газовый детектор, содержащий два проводящих слоя и размещенные между ними резистивный слой и газовую прослойку, отличающийся тем, что в него дополнительно введен диэлектрический слой между одним из проводящих и резистивным слоями, при этом последние контактируют между собой по меньшей мере в одной точке поверхностей.
2. Газовый детектор по п.1, отличающийся тем, что между вторым проводящим слоем и газовой прослойкой дополнительно введены контактирующие друг с другом второй резистивный и второй диэлектрический слои, при этом последний примыкает к второму проводящему слою, а второй резистивный слой контактирует с вторым проводящим по меньшей мере в одной точке поверхностей.
3. Газовый детектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что точки контакта между проводящим и резистивным слоями расположены по периметру детектора.
4. Газовый детектор по п.1, отличающийся тем, что толщина диэлектрического слоя выбрана из соотношения
dД ≤ εД•dг/εг,
где dД - толщина диэлектрического слоя;
dг - толщина газовой прослойки;
εД - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического слоя;
εг - диэлектрическая проницаемость газа.
dД ≤ εД•dг/εг,
где dД - толщина диэлектрического слоя;
dг - толщина газовой прослойки;
εД - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического слоя;
εг - диэлектрическая проницаемость газа.
5. Газовый детектор по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один проводящий слой выполнен в виде отдельных электрически изолированных друг от друга элементов.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98120259A RU2148283C1 (ru) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Газовый детектор |
PCT/RU1999/000417 WO2000030283A1 (fr) | 1998-11-13 | 1999-11-04 | Detecteur a gaz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98120259A RU2148283C1 (ru) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Газовый детектор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98120259A RU98120259A (ru) | 1999-04-27 |
RU2148283C1 true RU2148283C1 (ru) | 2000-04-27 |
Family
ID=20212124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98120259A RU2148283C1 (ru) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Газовый детектор |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148283C1 (ru) |
WO (1) | WO2000030283A1 (ru) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4590401A (en) * | 1983-02-25 | 1986-05-20 | Westinghouse Electric Corp. | Ion chamber with a flat sensitivity response characteristic |
US4686369A (en) * | 1985-12-13 | 1987-08-11 | General Electric Company | Electric shielding for kinestatic charge detector |
DE3915612A1 (de) * | 1989-05-12 | 1990-11-15 | Berthold Lab Prof R | Vorrichtung zum nachweis ionisierender strahlen |
RU2062523C1 (ru) * | 1993-07-05 | 1996-06-20 | Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского | ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ УРОВНЕЙ α -РАДИОАКТИВНОСТИ |
-
1998
- 1998-11-13 RU RU98120259A patent/RU2148283C1/ru active
-
1999
- 1999-11-04 WO PCT/RU1999/000417 patent/WO2000030283A1/ru active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Technical Proposal for A Large Jon Collider Experiment (ALICE) at the CERN LNS, Printed at CERN, dec. 1995, c.58. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000030283A1 (fr) | 2000-05-25 |
WO2000030283A8 (en) | 2001-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gatti et al. | Semiconductor drift chamber—An application of a novel charge transport scheme | |
Bouclier et al. | The gas electron multiplier (GEM) | |
US9182501B2 (en) | Detector-readout interface for an avalanche particle detector | |
US6218668B1 (en) | Coplanar interdigitated grid detector with single electrode readout | |
US4047040A (en) | Gridded ionization chamber | |
US8853643B2 (en) | Protected readout electrode assembly | |
US6350989B1 (en) | Wafer-fused semiconductor radiation detector | |
EP0198659A2 (en) | Kinestatic charge detection using synchronous displacement of detecting device | |
JPS5856956B2 (ja) | 電離箱x線検出器 | |
Florent et al. | The electrostatic field in microstrip chambers and its influence on detector performance | |
Atkinson et al. | Origin of absorption and resorption currents in the co-polymer poly (hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene) | |
Altafim et al. | A novel method for electret production using impulse voltages | |
RU2148283C1 (ru) | Газовый детектор | |
RU200541U1 (ru) | Газовый электронный умножитель колодезного типа | |
Raveendrababu et al. | Effect of electrical properties of glass electrodes on the performance of RPC detectors for the INO-ICAL experiment | |
Sun et al. | Mechanism for composite materials with dielectric constant which increases with electric field | |
US4458161A (en) | Electret device | |
Bouclier et al. | Microstrip gas chambers on thin plastic supports | |
Cho et al. | GEM: Performance and aging tests | |
Shimokawa et al. | Dielectric behaviour in non-pure dielectric liquid films | |
Bouclier et al. | The coated cathode conductive layer chamber | |
RU208297U1 (ru) | Проволочный газонаполненный электронный умножитель | |
Budtz-Jorgensen et al. | Two wireless imaging proportional counters | |
Sernicki | Some studies on the electrical strength of large area transmission avalanche counters | |
Devins | Current pulse shapes of discharges in air gaps limited by series dielectrics |