氣體電離探測器

氣體電離探測器(gas ionization detector)常用的主要有電離室、正比計數管、蓋革一彌勒計數管三類，結構類似。一般做成圓管形，管內充有惰性氣體作為電離氣體，管內有正、負兩電極(一般管壁為陰極，管中央絲為陽極)，在電極上加有不同電壓以形成電場。當射線入射時，導致管內氣體的電離。在電場作用下，電子向陽極運動，正離子向陰極運動，陽極收集的電子在電路中形成電流而被記錄，陰極收集的正離子在陰極得到電子而恢復成氣體(圖1．2—1)。 ^[1] 

電離室(ionization chamber)分脈衝電離室和電流電離室兩類。脈衝電離室以脈衝形式記錄單個粒子入射時造成的電離效應，用於測量樣品的相對活度和射線能量。這方面的應用已基本上被半導體探測器所代替。電流電離室記錄一段時間進入電離室內的大量粒子所產生的總平均電離電流，反映總電離效應，用於測量X、γ、β射線或中子的通量、劑量等。經過標定的電流電離室也可測量放射性活度。選擇適當厚度的等效材料作為電極，可以測量吸收劑量和照射量。由於簡單可靠，在監測場合常用。袖珍累計電離室也用作個人劑量筆。 ^[1] 

正比計數管(proportional counter tube)探測器輸出脈衝輻度比電離室大，並與原初電離數成正比，既可用於射線活度的測量，又可用於能量的測量。分辨時間也短(

～

s)，可用作快速計數。適合於探測低能粒子、X和γ射線。常用於場所固定式或便攜式或個人β、γ沾污測試、垃圾袋監測、核場所監測等。還有2丌和4兀流氣式正比計數器用於絕對活度和相等測量。有些正比計數器的正極由多根陽極絲組成，稱為多絲正比計數器，它的探測效率高，空間和時間分辨率好，在核物理、天體物理及生物醫學中日益受到重視。如X線照相、正電子照相等，可獲得器官、腫瘤等清晰的圖像以及分析蛋白質結構等。正比計數器的缺點是對高壓電源及線性放大器的穩定性要求嚴格。 ^[1] 

和自猝滅流光計數管蓋革-彌勒計數管簡稱蓋革計數管，或GM計數管。它是用發明人H.蓋革等人姓名命名的。其結構與正比計數管類似，但在陽極絲周圍有更強的電場。這時由入射粒子引起的電離沿着整個陽極絲形成雪崩現象，而其輸出電壓脈衝的幅度與入射粒子能量和性質無關。一般在零點幾伏到幾伏左右。因此，用較簡單的電子線路就可記錄。蓋革計數管的另一特點是必須在管內加入少量猝息氣體或用外加猝息電路，才能使其在一次放電後恢復到正常狀態，而且經過 100微秒左右的恢復時間才能對新的入射粒子進行計數，因而在使用上受到一定的限制。

人們發現，當在計數管中猝息氣體的比例很大而且在大氣壓力下時，其放電方式與蓋革放電有本質的區別。它只產生局部的雪崩，故恢復時間遠小於蓋革計數管。這種計數管被稱為自猝滅流光計數管。它同樣可給出較大幅度的輸出脈衝，而且也與起始電離無關。其脈衝持續時間只有數十納秒。此外還可作成自猝滅流光室用於定位測量。由於上述一系列優點，自猝滅流光管發展較快，有取代蓋革計數管的趨勢。 ^[1] 

以氣體作為探測介質的輻射探測器。其基本工作原理是當帶電粒子穿過氣體時使氣體分子電離，所產生離子對數目與粒子所損耗的能量有關。如在氣體電離空間設置兩個電極,並保持一定電位差,離子對中的電子（或負離子）和正離子就會被電場拉開而分別沿電場方向漂移。其電荷分別被兩個電極所收集並給出一定的電信號。由於收集到的電荷量與兩個電極間電場強度有關，從而形成不同工作方式的氣體電離探測器。

氣體探測器是一個圓柱形的內部充滿氣體的密閉容器，容器內有兩個相互絕緣的電極，金屬圓筒是陰極，圓筒中問的金屬絲是陽極，兩極之間加有直流高壓。當沒有射線入射到氣體電離室內時，氣體沒有被電離，電路里沒有電流。開關閉合後，在可調高電壓的作用下，在陽極形成一個高電壓，圓筒內形成一個電場。當射線進入電離室，氣體被電離後，在電場力的作用下，正離子向陰極運動，負離子或電子向陽極運動。這些電荷的收集使得電容器C兩端的電壓降低，從而在電阻上得到一個可被外部電路測量到的電脈衝信號。當可調電壓增大時，電場變強，足夠強的電場可以使運動中的電子或離子獲得足夠的能量發生進一步的電離(稱為次級電離)，從而增加離子對的數量。 ^[2]