G-M計數管的工作原理

G-M計數管工作原理 蓋革-彌勒（G-M）計數器是氣體探測器的壹種，用來測定射線強度，即單位時間的粒子數目。它由G-M計數管、高壓電源和定標器組成。G-M計數管按不同的測量需要，做成各種不同的形狀。常見的G-M計數管，是在壹密封的玻璃管內，中心張緊壹根鎢絲作為陽極，緊貼玻璃管的內表面裝壹金屬圓筒作為陰極。管內充以約10cm汞柱氣壓的惰性氣體，如氬氣或氖氣。G-M管工作時，陽極上的直流高壓由高壓電源供給，於是在計數管內形成壹個柱狀對稱電場．帶電粒子進入計數管，與管內氣體分子發生碰撞，使氣體分子電離即初電離（γ粒子不能直接使氣體分子電離，但它在陰極上打出的光電子可使氣體分子發生電離）．初電離產生的電子在電場的加速下向陽極運動，同時獲得能量，當能量增加到壹定值時，又可使氣體分子電離產生新的離子對，這些新離子對中的電子又在電場中被加速再次發生電離碰撞而產生更多的離子對．由於陽極附近很小區域內電場最強，則此區間內發生電離碰撞幾率最大，從而倍增出大量的電子和正離子，這個現象稱為雪崩．雪崩產生的大量電子很快被陽極收集，而正離子由於質量大、運動速度慢，便在陽極周圍形成壹層“正離子鞘”，陽極附近的電場隨著正離子鞘的形成而逐漸減弱，使雪崩放電停止．此後，正離子鞘在電場作用下慢慢移向陰極，由於途中電場越來越弱，只能與低電離電位的猝滅氣體交換電荷，之後被中和，使正離子在陰極上打不出電子，從而避免了再次雪崩．而且在雪崩過程中，由受激原子的退激和正負離子的復合而發射的紫外光光子也被多原子的猝滅氣體所吸收．這樣，壹個粒子入射就只能引起壹次雪崩． 計數管可看成是壹個電容器，雪崩放電前加有高壓因而在兩極上有壹定量的電荷存在，放電後電子中和了陽極上壹部分電荷，使陽極電位降低，隨著正離子向陰極運動，高壓電源便通過電阻R向計數管充電，使陽極電位恢復，在陽極上就得到壹個負的電壓脈沖．因此，壹次雪崩放電就得到壹個脈沖，即壹個入射粒子入射只形成壹個脈沖，脈沖幅度的大小由高壓電源電壓和電阻R決定，與入射粒子的能量和帶電量無關．