Счётчики ядерных излучений

Счётчики ядерных излучений — приборы, служащие для регистрации заряженных частиц, нейтронов и гамма-излучения. Счётчики ядерных излучений  классифицируют по характеру физических процессов, которые вызывают электрические импульсы: газоразрядные, сцинтилляционные; полупроводниковые и др. Наиболее широкое применение находят газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.

Газоразрядные счётчики ядерных излучений имеют форму цилиндра, по оси которого натянута металлическая нить. Стенки цилиндра — отрицательный электрод, а нить — положительный электрод. В полости цилиндра находится газ при пониженном давлении.

К электродам подводится высокое напряжение. Свободные электроны и положительные ионы, образующиеся в объеме счётчика ядерных излучений пролетающими заряженными частицами, движутся к электродам и, оседая на них, образуют во внешней цепи электрические импульсы. При регистрации быстрых нейтронов ионизация в объеме счётчика ядерных излучений происходит за счет ядер отдачи, которые образуются при взаимодействии нейтронов с атомами водородсодержащего газа, наполняющего объем счетчика. При регистрации гамма-излучения ионизацию в основном производят электроны, выбиваемые из стенок счётчика ядерных излучений.



Разновидностью газоразрядных счетчиков является широко используемый в различных областях физики, биологии, медицины, промышленности и техники счетчик Гейгера — Мюллера. За счет резко неоднородного электрического поля, создаваемого цилиндрическим катодом и анодом в виде тонкой нити, в рабочем объеме при образовании хотя бы одной пары ионов возникает электрический разряд. Возникающие при этом во внешней цепи электрические импульсы после усиления регистрируются электромагнитным счетчиком.

сцинтилляционный счетчик
Схема сцинтилляционного счетчика.

Сцинтилляционные счетчики (рис.) для регистрации ядерных излучений состоят из сцинтиллятора, ФЭУ (см. Фотоэлектронный умножитель) и электрической схемы. В сцинтилляторе ионизирующая частица вызывает вспышку люминесценции, которая с помощью ФЭУ преобразуется в электрический импульс.

Сцинтилляционные счетчики находят широкое применение в медицине, в частности сцинтилляторы являются датчиками в счетчиках радиоактивности тела человека. Эти счетчики дают возможность определить содержание в организме различных естественных и искусственных γ-активных и жестких β-активных изотопов и установить характер поведения этих изотопов в норме и патологии.

В последнее время широкое применение для регистрации электронов, гамма-квантов и тяжелых частиц получили полупроводниковые счетчики ядерных излучений. В них электрический импульс образуется в результате перемещения электронно-дырочных пар, создаваемых проходящей ионизирующей частицей. Благодаря малым размерам и отсутствию высоковольтных источников питания полупроводниковые счетчики могут с успехом использоваться в медицинской радиологии. См. также Дозиметры ионизирующих излучений.