计数管

一种将入射粒子或射线转换成电脉冲的电子器件

计数管又称核辐射计数器，是一种将入射粒子或射线转换成电脉冲的电子器件。有电离室、正比计数管和盖革-弥勒计数管数种。

简介

计数管又称核辐射计数器，是一种将入射粒子或射线转换成电脉冲的电子器件。有电离室、正比计数管和盖革-弥勒计数管数种。

电离室原理及其应用

一种气体电离探测器。是较早研制的放射性探测器之一。宇宙线就是通过电离室发现的。按工作性质可分为脉冲式和电流式两种。前者适用于测定单个带电粒子的能量；后者适用于测量大量带电粒子的电离效应，以确定粒子流的强度或粒子总数。附图所示是空气壁电离室示意图。它类似于平行板电容器。电离室主要由电极、绝缘体、工作气体组成。电极通常用铝或铜制成，绝缘体使用高电阻率材料以避免电极间的漏电。工作气体一般是空气和惰性气体。保护电极置于收集极与高压电极之间，高压电极的漏电流经它导入地下，不致流向收集极。收集极与记录仪器相连接，在高压电极上加几百至几千伏直流电压。处于收集极与高压电极之间的气体柱容易被射线电离，故这段气柱又称灵敏体积。当一个放射性粒子进入该区域，引起空气分子电离，正负离子向两电极移动，使收集极上出现一个电压脉冲，记录到一次辐射。为了能测量粒子的能量，还可以在收集极与高压电极之间加一个栅极，在栅极上加一适当的正电压。电离室内的气体压强大小和栅极与收集极间的距离均可调节，使栅极能保护收集极，仅让电子能穿过栅极到达收集极。这时输出的脉冲就只由电子产生，由此得到脉冲幅度与放射性粒子辐射能量成正比的输出。这种电离室可用于测量带电重粒子的能量，并可鉴别粒子的种类。将电离室与验电器或静电计相连可制成电流电离室，常用来测量β、γ、X射线及中子的强度。在电离室内的电极上涂上可裂变物质，可用于测量中子通量，在反应堆控制、剂量监测和环境辐射水平监测等方面有广泛应用。

正比计数管原理及其应用

正比计数管亦称“正比计数器”。工作在产生的电荷与外加电压关系曲线的汤生放电正比区。管内常充有碳氢化合物与氩的混合气体，管内气体的增益与原始电离无关，因此可用来区分不同类型的射线。金属外壳为阴极，中央金属丝为阳极。

正比区指管内气体放大倍数大于1并与初始电离事件在灵敏体积内生成的离子对数无关的电压区间。每次计数所收集的电荷正比于初始电离事件所释放的电荷数。用于测量粒子数量以及能谱。被测粒子射入正比计数管灵敏体积内引起电离时，生成离子对。电子被电极收集过程中，受电场加速而获得足够能量，能在两次碰撞之间再次使气体分子电离，使最后收集到的电荷数比原有的初始电离电荷数大，即获得气体放大。在确定的条件下，该气体放大倍数与初总电离无关。多用于探测重的带电粒子和低能β粒子。特殊构造的可用来探测中子，还用于测量低能的γ和X射线。

G-M计数管原理及其应用

G-M计数管又称盖革管，分卤素和惰性气体两种，该计数管工作于电离电流-电压的G-M区。是测量射线强度用的一种气体电离探测器。这是一种充气式计数管，常用的有圆柱型和钟罩型(端窗型)两种，前者为卤素管(猝灭气体为卤素)，后者为有机管(猝灭气体为有机气体)。它们的中心阳极均为细钨丝，有机管的阴极可由金属圆筒、内壁涂有铜粉的玻璃筒或不锈钢筒构成。卤素管的阴极由不锈钢或内壁涂有半透明SnCl2导电膜的薄玻璃制成。工作气体为氩、氖、氦等惰性气体，充气压力较低，一般约为13332.2 Pa。圆柱型G-M计数管用来测量中、高能β粒子和γ射线；α及软β粒子不能穿过管壁，要用带薄云母窗的钟罩型G-M计数管测量。云母窗很薄，约1.5 mg/cm。

盖革计数管工作在放电盖革区，内壁涂有导电物质作为阴极，阳极位于中间，并且管内充以惰性气体，为提高计数率，还充以少量猝灭性气体。盖革计数管增益较高，输出计数脉冲大小只与两极间电压有关，因此只能测量射线的强度，而不能区分不同的射线。

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