2. Счетная характеристика и мертвое время счетчика

Важной технической характеристикой счетчика Гейгера-мюллера является счетная характеристика. Счетной характеристикой называют зависимость скорости счета от напряжения при постоянной интенсивности облучения. Скоростью счета называется количество импульсов выдаваемых счетчиком за единицу времени. Счетная характеристика имеет вид кривой с горизонтальным участком, называемым «плато» (рис.3). При малых напряжениях на счетчике счет отсутствует, поскольку напряженность электрического поля мала и нет условий для возникновения газового разряда.

Рис.3. Зависимость скорости счета от напряжения на счетчике .

При некотором напряжении , называемом напряжением зажигания, появляются импульсы на выходе счетчика, которые регистрируются электронной схемой. При напряжении, несколько превышающим , имеет место значительный разброс импульсов по амплитудам, возникающий вследствие флуктуаций в развитии и гашении разряда, и заметная доля импульсов может оказаться не зарегистрированной. С ростом напряжения роль флуктуаций уменьшается, и скорость счета растет. При некотором напряжении (рис.3) амплитуды напряжения выравниваются, и скорость счета становится равной числу частиц, поступающих в счетчик в единицу времени.

При дальнейшем увеличении напряжения скорость счета не должна меняться (горизонтальная линия на рис.3). Однако в реальных счетчиках за счет краевых эффектов, ложных импульсов, вызванных метастабильными атомами, снимающими возбуждение, когда счетчик вновь готов к работе, и т.п. скорость счета медленно растет. Наклон плато (измеряется в % на Вольт) является важной характеристикой счетчика. Чем он меньше, тем качественней счетчик, меньше зависимость скорости счета от напряжения питания. При напряжениях число ложных импульсов резко нарастает, и в счетчике может возникнуть разряд, не поддающийся гашению. Эта нерабочая область, и в измерениях со счетчиками следует избегать попадания в эту область во избежание порчи счетчика!

Если ионизирующие частицы поступают в объем счетчика с малым временным интервалом, то возможны просчеты, то есть часть частиц окажется не зарегистрированной. Действительно, если ионизирующая частица вызвала в счетчике вспышку газового разряда, то электроны, образовавшиеся при ионизации следующей ионизирующей частицей, пришедшей в счетчик во время развития заряда, могут вызвать электронно-ионные лавины, но частица эта зарегистрирована не будет. Электроны и ионы, вызванные второй частицей, вольются в уже развивающийся заряд, и отдельного импульса на аноде счетчика мы не получим. Новые попадающие в счетчик частицы не будут регистрироваться до тех пор, пока напряженность электрического поля в счетчике не восстановится после регистрации последней частицы до значения, достаточного для ударной ионизации.

Таким образом, с момента попадания первой частицы, ионизирующей разряд и до того момента, когда положительный объемный разряд отойдет от анода на достаточное расстояние, счетчик оказывается нечувствительным к попаданию в его рабочий объем других частиц. Этот интервал времени называют мертвым временем счетчика. Опытные данные показывают, что мертвое время равно примерно половине времени собирания положительных ионов. По абсолютной величине мертвое время составляет около 10^-4с.

Если мертвое время счетчика известно, то в результат измерения следует внести поправку на вынужденные просчеты. Пусть мертвое время равно , скорость счета импульсов в секунду при попадании в рабочий объем счетчика частиц в секунду. Определим значение по измеренной скорости и мертвому времени .

За единицу времени суммарное время нечувствительности счетчика к регистрации частиц равно . За это время в счетчик попадает частиц, которые оказались не зарегистрированными. Следовательно, полное количество частиц, попавших в объем счетчика равно . Отсюда получаем

. (1)

Эта формула справедлива, если . В противном случае следует учесть еще увеличение мертвого времени регистрирующей установки при слишком частом попадании в нее частиц.

Мертвое время можно измерить с помощью двух радиоактивных источников. С этой целью следует сравнить скорость счета при облучении счетчика двумя источниками одновременно с суммой скоростей счета и от каждого источника в отдельности. В результате просчетов окажется . Так как, по условиям эксперимента , где , _, – числа частиц, попадающих в счетчик за 1 секунду при облучении двумя источниками и отдельно каждым соотвественно. Принимая во внимание последнее равенство и выражение (1), получим выражение для мертвого времени для случая :

. (2)