GM-cső: a gáztöltésű detektor prototípusa Nagy Sándor honlapjára Nagy Sándor: Nukleáris Címszavak Glosszáriumába, melyhez ez a lap is tartozik A Tékába, mely ehhez hasonló animációkhoz/szimulációkhoz vezet Nagy Sándor webhelyén

Az animáció Stuart Jensen hozzájárulásával került fel erre az oldalra. Stu audiovizuális szakember, de ért a nukleáris technikákhoz, sőt még atom-tengeralattjárón is szolgált pályakezdőként. Később egy atomreaktor oktatási központjában tartott előadásokat, s ezt az animációt is oktatási célból készítette. (Animation by Stuart Jensen of Jensen Graphics .)

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Szótár:

Gas-filled detector: gáztöltésű detektor
Negative charge: negatív töltés
Positive charge: pozitív töltés
Detector voltage: detektorfeszültség

 

Megjegyzések az animációhoz: Az animáció egy GM-cső belsejét tárja fel, melynek jelformálódását egy oszcilloszkóp mutatja. Detektorfeszültség alatt itt a koaxiális elrendezésű detektor középső anódszálának feszültségét kell érteni, mely a piros vezetéken keresztül vezérli az oszcilloszkóp katódsugarának függőleges eltérítését. A detektált részecskét nehéz észrevenni: egy kis fehér pöttyre kell figyelni, amely a jel kialakulása előtt D-D-Ny irányban száguld át a g betűn, s (nem ábrázolt) elektronokat "üt ki" a katód anyagából, ill. a töltőgáz atomjaiból. A sugárrészecske által indított elektronlavinák (l. alább) ~10 μs alatt alakulnak ki és érik el az anódszálat: ezért csökken olyan gyorsan az anódfeszültség a sárga villanás alatt, mely vizuális emlékeztető az UV fotonok szerepére ebben a fázisban. Az anódfeszültség addig nem megy vissza az eredeti értékre, amíg a lomha pozitív ionok (piros) hulláma el nem éri a katódot ( ~1 ms). A detektor holtideje a kettő között van (~100 μs). Addig nem képes újabb részecskét detektálni.

A GM-cső működése: A GM-cső egyszerűen használható “ősi” detektorfajta, melynek működése azonban nem igazán triviális. A detektorba jutó ionizáló részecske jellemzően 0,1 μs alatt rengeteg gerjesztést és ion-elektron párt hoz létre a detektort kitöltő gázban, melyek a többszáz voltos feszültségkülönbség hatására elindulnak a megfelelő elektród felé. Az anódszál felé igyekvő elektronokra ható térerősség rohamosan nő az axiális geometria miatt. Ezért a primer elektronok rövid távon annyira felgyorsulnak, hogy maguk is ionizálni képesek a gázmolekulákat. Ennek hatására elektronlavina alakul ki, ami megsokszorozza a primer elektronok számát (ahogy ez a proporcionális kamra esetében is történik). Ráadásul a lavinák nemcsak a primer ionizációk helyéről indulnak el, hanem más véletlenszerű helyekről is, ti. egy-egy ion-elektron pár rekombinációja során ~0,1 mm közepes szabad úthosszúságú UV fotonok keletkeznek, amelyek odébb újabb ionizációt okozhatnak, elindítva ezzel egy-egy független elektronlavinát. Végül az ún. GM-kisülés az egész szálra kiterjed. Ez okozza azt, hogy egyszerűen mérhető nagy impulzust kapunk, valamint azt is, hogy az impulzus nagysága nem árulkodik arról, hogy mennyi primer ionizáció lehetett. Márpedig az utóbbi szám az, amelyből az ionizáló sugárrészecske energiájára következtetni lehetne. Ez az oka annak, hogy a GM-cső nem alkalmas energiameghatározásra csak részecskeszámlálásra.

Ezzel a GM-cső sztorija még nem ért véget, mert az eddigiekből csak az látszik, hogyan alakul ki egy kisülés egyetlen ionizáló részecske hatására. A katód felé gyorsuló ionok problémát jelentenek, mert könnyen folyamatossá tehetik a kisülést, ugyanis a katódba csapódva elektronokat üthetnek ki belőle. A kiütött elektronok az anód felé elindulva újabb lavinákat indítanának el jóval az után, hogy az eredeti elektronlavinák töltését az anód már “rég” kigyűjtötte. Ezt a nem kívánt jelenséget a modern csövekben halogéngőz/gáz (Br2, Cl2) hozzákeverésével tudják kiküszöbölni. A katód felé haladó pozitív ionok a halogénmolekulákkal ütköznek, disszociálva azokat, miközben maguk energiát veszítenek. (Később a halogénmolekulák újra rekombinálódnak.) Ezáltal a kisülés egy jellemző időtartamon belül megszakad, s a detektor egy bizonyos holtidő után készen áll újabb részecske észlelésére.


Vissza Nagy Sándor honlapjára. Releváns |tIt| kínálat: Nukleáris Glosszárium, Asimov Téka

Látogatószám 2013.02.21. óta:

visit tracker