Эффективность счетчиков

Как мы уже знаем, проникающая способность γ-лучей очень велика. А это означает, что γ-кванты, проходя через вещество, очень мало с ним взаимодействуют, то есть вещество мало поглощает их. Поэтому при прохождении γ-кванта через газоразрядный промежуток счетчика мало вероятно, что квант ионизирует газ и оставит после себя хотя бы одну пару ионов.

Обнаружение γ-лучей газоразрядным счетчиком основано главным образом на подсчете числа электронов, вышедших под действием γ-кванта из стенок счетчика. В зависимости от энергии γ-излучения («жесткости») выход электронов будет обусловлен преобладающе одним из трех видов взаимодействия, описанных на страницах 20 и 21. Так, под действием излучения относительно малых энергий электроны выходят в основном за счет фотоэлектрического поглощения.

С увеличением энергии излучения число фотоэлектронов, приходящихся на один падающий квант, будет уменьшаться, приближаясь к нулю. При энергии падающих квантов, равной примерно 1 миллиону электрон-вольт, фотоэлектроны практически выходить не будут. Но при энергиях от 0,8 эв до нескольких миллионов электрон-вольт выход электронов будет в основном обусловливаться наличием комптон-эффекта. При очень «жестких» γ-лучах преобладающую роль играет эффект образования пар.

Из всего числа образовавшихся в стенках счетчика электронов счетчик сосчитает только часть электронов, так как часть их не попадет в рабочий объем счетчика, часть поглотится в самих стенках катода.

Следовательно, из всего числа падающих на поверхность счетчика γ-квантов только очень малая часть их будет сосчитана счетчиком. Коэффициент полезного действия (эффективность счетчика) невелик и зависит от длины волны излучения и материала катода. Так, например, для счетчика с катодом из нержавеющей стали эффективность счетчика к γ-излучению с энергией 1,25 млн. эв составляет всего 0,0075 (коэффициент полезного действия около 0,75%).

Коэффициент полезного действия газоразрядных счетчиков для β-частиц достигает 95%, так как почти каждая β-частица, попавшая внутрь счетчика, вызовет в нем разряд, то есть будет сосчитана.

Было опробовано много способов повышения коэффициента полезного действия гамма-счетчиков. Наиболее распространенным методом является увеличение удельной площади поверхности катода, то есть площади катода, приходящейся на единицу рабочего объема счетчика. В этом случае число вторичных электронов, попадающих в рабочий объем, увеличивается. Увеличение поверхности можно произвести за счет нарезки резьбы на внутренней поверхности цилиндрического катода, за счет изготовления катода в виде спирали, за счет применения сетчатых катодов и т. п. Некоторые из указанных приемов дают увеличение коэффициента полезного действия раза в два и более.