G-M计数管的工作原理

G-M计数管的工作原理

G-M计数管工作原理 盖革-弥勒（G-M）计数器是气体探测器的一种，用来测定射线强度，即单位时间的粒子数目。它由G-M计数管、高压电源和定标器组成。G-M计数管按不同的测量需要，做成各种不同的形状。常见的G-M计数管，是在一密封的玻璃管内，中心张紧一根钨丝作为阳极，紧贴玻璃管的内表面装一金属圆筒作为阴极。管内充以约10cm汞柱气压的惰性气体，如氩气或氖气。G-M管工作时，阳极上的直流高压由高压电源供给，于是在计数管内形成一个柱状对称电场．带电粒子进入计数管，与管内气体分子发生碰撞，使气体分子电离即初电离（γ粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离）．初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量，当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对．由于阳极附近很小区域内电场最强，则此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩．雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电停止．此后，正离子鞘在电场作用下慢慢移向阴极，由于途中电场越来越弱，只能与低电离电位的猝灭气体交换电荷，之后被中和，使正离子在阴极上打不出电子，从而避免了再次雪崩．而且在雪崩过程中，由受激原子的退激和正负离子的复合而发射的紫外光光子也被多原子的猝灭气体所吸收．这样，一个粒子入射就只能引起一次雪崩． 计数管可看成是一个电容器，雪崩放电前加有高压因而在两极上有一定量的电荷存在，放电后电子中和了阳极上一部分电荷，使阳极电位降低，随着正离子向阴极运动，高压电源便通过电阻R向计数管充电，使阳极电位恢复，在阳极上就得到一个负的电压脉冲．因此，一次雪崩放电就得到一个脉冲，即一个入射粒子入射只形成一个脉冲，脉冲幅度的大小由高压电源电压和电阻R决定，与入射粒子的能量和带电量无关．