1英文编辑Geiger-Müller counter
2介绍编辑气体电离探测器。是H.盖革和P.米勒在1928年发明的。与
正比计数器类似,但所加的电压更高。带电粒子射入气体,在
离子增殖过程中,
受激原子退激,发射紫外
光子,这些光子射到阴极上产生光电子,光电子向
阳极漂移,又引起离子增殖,
于是在管中形成自激放电。为了使之能够计数,计数器中充有
有机气体或卤素蒸气,能吸收光子,起到猝熄作用。
盖革-米勒计数器优点是灵敏度高,脉冲幅度大,缺点是不能快速计数。1908年,
德国物理学家盖革(Hans Wilhelm Geiger,1882-1945)(左图)按照
卢瑟福(E. Ernest Rutherford,1871~1937)的要求,设计制成了一台
α粒子计数器。卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。
1909年盖革和
马斯登(Ernest Marsden,1889-1970)在实验中发现α粒子碰在金箔上偶尔会发生极大角度的偏折。卢瑟福对这个实验的各种参数作了详细分析,于1911年提出了
原子的有
核模型。
从1920年起,盖革和德国物理学家米勒(E. Walther Muller,1905-1979)对计数器作了许多改进,灵敏度得到很大提高,被称为盖革-米勒计数器,应用十分广泛。
盖革-米勒计数器是根据射线能使气体电离的性能制成的,是最常用的一种金属丝计数器。两端用绝缘物质封闭的金属管内贮有低压气体,沿管的轴线装了金属丝,在金属丝和管壁之间用电池组产生一定的电压(比管内气体的
击穿电压稍低),管内没有射线穿过时,气体不放电。当某种射线的一个高速粒子进入管内时,能够使管内气体
原子电离,释放出几个自由电子,并在
电压的作用下飞向金属丝。 这些电子沿途又电离气体的其它原子,释放出更多的电子。越来越多的电子再接连电离越来越多的气体原子,终于使管内气体成为导电体,在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象。从而有一个
脉冲电流输入放大器,并有接于放大器输出端的计数器接受。计数器自动地记录下每个粒子飞入管内时的放电,由此可检测出粒子的数目。
1937年盖革和物理学家
席勒(Leo Szilard,1898-1964)(右图)用九个盖革-米勒计数器排成一个环形,测定了
宇宙射线的角分布。
盖革-米勒计数器是
核物理学和
粒子物理学中不可缺少的探测器,至今仍然是实验室中敏锐的“眼睛”(左图)。
3盖革计数器编辑盖革计数器的原理图盖革计数器(Geiger counter)又叫盖革-米勒计数器
(Geiger-Müller counter),是一种用于探测电离辐射的粒子探测器,通常用
于探测α粒子和
β粒子,也有些型号盖革计数器可以探测
γ射线及X射线。
4构造及原理编辑盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器(称“盖革管”)
的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体(通常是掺
加了卤素的稀有气体,如氦、氖、氩等),在沿管的轴线上安装有一根金属丝
电极,并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。
这样在通常状态下,管内气体不放电;而当有高速粒子射入管内时,粒子的能
量使管内气体电离导电,在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象,从而输
出一个
脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压,就可以对
盖革计数器也可以用于探测γ射线,但由于盖革管中的气体密度通常较小,高能
γ射线往往在未被探测到时就已经射出了盖革管,因此其对高能γ射线的探测灵
敏度较低。在这种情况下,
碘化钠闪烁计数器则有更好的表现。
5历史编辑盖革计数器最初是在1908年由德国物理学家汉斯·盖革和著名的
英国物理学家卢
瑟福在
α粒子散射实验中,为了探测α粒子而设计的。后来在1928年,盖革又和
他的学生米勒(Walther Müller)对其进行了改进[1],使其可以用于探测所有
的电离辐射。
1947年,美国人Sidney H. Liebson在其博士学位研究中又对盖革计数器做了进
一步的改进[2],使得盖革管使用较低的工作电压,并且显著延长了其使用寿命
。这种改进也被称为“卤素计数器”。
1964年,在美国和德国都有了成熟技术,并且有专业的生产厂家开始量产。
盖革计数器因为其造价低廉、使用方便、探测范围广泛,至今仍然被普遍地使
用于核物理学、医学、粒子物理学及工业领域。
现代盖革-米勒计数器已开始采用大规模集成电路代替了当年的三极管驱动发声器
件的方式实现有效计数并可计算出相应的辐照强度及累积受辐照量,并可通过显
示设备精确显示出来。
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![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f7/Detector_regions.gif/450px-Detector_regions.gif)
Plot of
ion pair current against applied voltage for a cylindrical gaseous radiation detector with a central wire anode.
The Geiger–Müller tube (or G-M tube) is the sensing element of the Geiger counter instrument used for the detection of ionizing radiation. It was named after Hans Geiger who invented the principle in 1908,[1] and Walther Müller who collaborated with Geiger in developing the technique further in 1928 to produce a practical tube that could detect a number of different radiation types.[2][3]
It is a gaseous ionization detector and uses the Townsend avalanche phenomenon to produce an easily detectable electronic pulse from as little as a single ionising event due to a radiation particle. It is used for the detection of gamma radiation, X-Rays, and alpha and beta particles. It can also be adapted to detect neutrons. The tube operates in the "Geiger" region of ion pair generation. This is shown on the accompanying plot for gaseous detectors showing ion current against applied voltage using a model based on a tube detector with a co-axial central anode.
Whilst it is a robust and inexpensive detector, it is unable to measure high radiation rates efficiently, has a finite life in high radiation areas and is unable to measure incident radiation energy, so no spectral information can be generated and there is no discrimination between radiation types.
正比计数器编辑本词条缺少
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proportional counter用气体作为工作物质,输出脉冲幅度[1] 与初始电离有正比关系的粒子探测器,可以用来计数单个粒子,并根据输出信号的脉冲高度来确定入射辐射的能量。
1概况编辑这种探测器的结构大多采用圆柱形,中心是阳极细丝,圆柱筒外壳是阴极,工作气体一般是隋性气体和少量负电性气体的混合物。入射粒子与筒内气体原子碰撞使原子电离,产生电子和正离子。在电场作用下,电子向中心阳极丝运动,正离子以比电子慢得多的速度向阴极漂移。电子在阳极丝附近受强电场作用加速获得能量可使原子再电离。从阳极丝引出的输出脉冲幅度较大,且与初始电离成正比。
2使用情况编辑正比计数器具有较好的能量分辨率和能量线性响应,探测效率高,寿命长,广泛应用于核物理和粒子物理实验。
1-50keV的X射线经常用正比计数器进行探测。要求是具有较薄的入射窗口,以获得较低的低能端探测下限,较大的观测面积,以及良好的气密性。常用的是铍窗正比计数器。当代X射线探测器多采用正比计数器阵列和装有多根阳极丝和阴极丝的
多丝正比室,以获得更大的有效观测面积。
近年来制作的气体闪烁正比计数器,能量分辨率比一般气态正比计数器约高一倍。为了观测较弱的X射线源,需要高灵敏度的探测器,为此制作了大面积窗口正比计数器,如
小型天文卫星-A携带的窗口面积为840厘米的铍窗正比计数器,采用的是正比计数器组合的方法。此外,确定X射线源的位置需要有高分辨率的探测器;而为了制造这种探测器,就相应地需要制作对测定位置灵敏度高的正比计数器。