Счетчик Гейгера—Мюллера (стр. 3 из 4)
В пропорциональных счетчиках для предотвращения небольших разрядов в направлении к аноду по поверхности изолятора рекомендуется ввод анода окружит, защитным кольцом, потенциал которого постоянен и примерно равен потенциалу анода.
Стеклянный счетчик
д) Форма счетчиков. Ниже даются указания Для самостоятельного изготовления счетчиков.
1) Размеры. Счетчики могут быть весьма различными по форме и величине, что объясняется большим разнообразием их применений. В большинстве случаев применяются счетчики с катодом диаметром между 5 и 25 мм и анодными проволоками длиной от 2 до 20 Cjh; при исследованиях, например, космических лучей употребляются значительно более длинные счетчики. Вообще, длина счетчика должна быть во много раз больше его диаметра. Так как мертвое время счетчика увеличивается приблизительно пропорционально квадрату диаметра катода, лучше вместо одного счетчика большого диаметра применять несколько включенных параллельно счетчиков малого диаметра; например, вместо одного г-счетчика диаметром 3 см можно применять комплекс из семи счетчиков, каждый диаметром в 1 см, которые вплавляются в одну стеклянную трубку и имеют общее газовое наполнение. В очень длинных самогасящихся счетчиках можно получить более короткое мертвое время, если анодную проволоку разделить на несколько частей, наплавив на нее маленькие стеклянные бусинки диаметром приблизительно 0,5 мм.
Ввод в металлический счетчик с впаянной металлической пробкой, стеклянным изолятором и металлическим цоколем.
Жидкостный счетчик
2) Стеклянные счетчики. Простейший стеклянный счетчик показан на рис. В качестве катода служит тонкостенная металлическая или угольная трубка, вплавленная в стеклянную трубку, с концами, хорошо закругленными или выгнутыми немного наружу; можно также отложить на внутренних стенках стеклянной трубки тонкий слой металла, применяя для этого испарение в вакууме или химическое осаждение. В частности, для этой цели пригодны также тонкие графитовые слои, которые получают, нанося слой аквадага. Перед нанесением металлического или графитового слоев необходимо стеклянную трубку весьма тщательно очистить с помощью раствора двухромовокислого калия в серной кислоте или другим подобным очистителем, так как необходимо, чтобы слой хорошо прилип к стеклу; в противном случае, если от слоя будут отделяться маленькие пленки, счетчик быстро придет в негодность. Подвод к катоду изготавливается в виде тонкой вплавленной в стеклянную трубку проволоки. У трубки из мягкого натрового стекла с толщиной стенки менее 0,8 мм графитовый слой можно нанести на стеклянную трубку снаружи: проводимость тонких слоев стекла достаточна, чтобы ток мог пройти через стенку.
Счетчик с тонким слюдяным дном
Так как большинство катодов уже под действием видимого света испускает небольшое количество фотоэлектронов, которые приводят счетчик в действие, то необходимо при измерениях тщательно защищать счетчики экранами от действия световых лучей. Стеклянные счехчики лучше всего покрыть светонепроницаемым хорошо изолирующим лаком или церезином, в который вводят непрозрачный краситель, растворимый в жирах.
3) Металлические счетчики. Наиболее просто изготовляется счетчик из металлической трубки, оба конца которой закрываются хорошо подогнанными изоляторами, приклеенными пицеином или, если они будут работать при высокой температуре, аральдитом. В изоляторы по центру устанавливаются просверленные по длине латунные штифты толщиной от 3 до 4 мм с хорошо закругленными краями, выступающие на несколько мм внутрь трубки. Анодная проволока протягивается через отверстия в штифтах и припаивается на их наружных концах. Кроме того, в одном из изоляторов устанавливается тонкая стеклянная трубочка для откачки и наполнения счетчика. Эбонит легко выделяет газ, который быстро приводит счетчик в негодность; поэтому такие изоляторы должны применяться только в тех случаях, когда срок службы счетчика не имеет значения. Лучше применять плексиглас, тролитул и подобные материалы; однако более подходящими материалами для изоляторов являются стекло или керамические вещества, такие, как фарфор, стеатит и т.п. При стеклянных изоляторах можно избежать применения клея, если пользоваться стеклянными трубками с приплапленнымп к ним металлическими трубками. Эти стеклянные трубки можно впаять металлическими концами в латунные пробки, которыми заканчивается металлический счетчик. Анодная проволока вплавляется так же, как в стеклянные трубки. На рис. кроме того, показан металлический цоколь, приделанный к счетчику, со штекерным штифтом для соединения с экранированным кабелем, который ведет к усилителю. Керамические изоляторы можно по краям покрыть медью и припаять к металлическим катодам.
4) Тонкостенные счетчики для в-частиц. Вследствие незначительной проникающей способности в-частиц для их исследования необходимы очень тонкостенные счетчики. в-частицы с энергией 0,7 Мэв уже не пропинают через стекло или алюминий толщиной 1 мм или через медь толщиной 0,3 мм. При диаметре трубки от 10 до 15 мм еще можно откачивать стеклянные счетчики и алюминиевые, если стенка очень равпомерна по толщине. Тонкие алюминиевые трубки лучше всего изготовлять из дюралюминия, при этом для повышения устойчивости на концах трубки можно укрепить толстые фланцы. Если в состав газового наполнителя входят галогены, то рекомендуется в качестве катода в тонкостенную стеклянную трубку вставить почти вплотную к ее стенкам, проволочную спираль из нержавеющей стали; спираль должна иметь шаг, равный нескольким мм, и состоять из трех идущих параллельно проволок.
Счетчик для исследования жидкостей показан на рис. Тонкостенная стеклянная трубка приплавляется к наружной стеклянной трубке счетчика так, чтобы жидкость можно было вводить В узкое промежуточное пространство между трубками. При этом жидкость должна заполнить это пространство до верхнего конца трубки счетчика. Для того чтобы повысить эффективность счета электронов с малой энергией, в трубке счетчика необходимо иметь очень тонкое окно, например из листочка слюды, как это показано на рис. Слюдяную фольгу кладут на нагретый и равномерно смазанный клеем фланец, укрепленный на конце трубки счетчика, и прижимают ее горячим металлическим кольцом, также смазанным клеем. Слюдяное окно диаметром от 20 до 25 мм устойчиво до толщипы приблизительно от 2 до 3 мг/см2, т.е. округленно 0,01 мм. Проволока толщиной 0,2 мм укрепляется в счетчике только одним концом; непосредственно позади окна она оканчивается стеклянной бусинкой диаметром 1–2 мм.
Стеклянное окно можно изготовить толщиной от 10 до 15 мг\смг. Длн этого стеклянную трубку нагревают с заплавленного конца на длине 1–2 см до почти полного размягчения; затем ее заплавленный конец очень сильно нагревают и возможно быстрее втягивают в трубку воздух так, что она приобретает форму, показанную на рис. Внутренняя часть трубки сплавляется с наружной стенкой; затем трубка откалывается примерно по месту, показанному на рисунке штриховой линией, и край трубки оплавляется.
Изготовление тонкого стеклянного окна
В) Усилители для счетчиков
а) Входной контур. Для регистрации и счета числа импульсов напряжения, появляющихся на сопротивлении Rсчетчика, разработано большое количество схем, из которых здесь будут описаны только некоторые наиболее простые.
У самогасящихся счетчиков импульсы подводятся к измерительной схеме или непосредственно, или через предварительный усилитель, который в наиболее простом случае состоит из одного пентода или же из двух триодов с резистивно-емкостной связью между каскадами. Поступающие в схему импульсы превращаются в импульсы, равные по величине и форме. Для этого может, например, служить тиратрон в триггерпой схеме, в которой конденсатор Сз разряжается через тиратрон, как только сеточное напряжение под действием положительных импульсов превысит запирающее напряжение. Отрицательное запирающее напряжение составляет обычно примерно 5% от анодного напряжения; чтобы обеспечить надежное гашение, сеточное напряжение устанавливают на 5–10 в ниже напряжения запирания тиратрона. Тиратроны, наполненные гелием, обладают временем срабатывания около 10 ~ 5сек, а наполненные аргоном – несколько большим временем.
Тиратроны очень дорога, поэтому в большинстве случаев, особенно когда требуется высокая разрешающая способность, применяют триггеры на вакуумных электронных лампах. Пример такого
устройства показан на рис. Оба триода имеют общее сопротивление в цепи катода; в устойчивом состоянии через первый триод протекает ток, в то время как второй триод заперт напряжением на сетке, отрицательным относительно катода. Отрицательный импульс от счетчика, усиленный первым триодом, подается в положительной полярности на сетку второго триода и отпирает лампу. Первый триод вследствие катодной связи запирается и остается в этом состоянии до того момента, пока положительный заряд на емкости в цепи второй сетки не стечет через сопротивление утечки, в результате чего схема возвратится в свое устойчивое состояние. Это происходит при каждом сосчитанном импульсе, величина которого превышает пороговое значение приблизительно на 1 в; на аноде второго триода отрицательный прямоугольный импульс величиной в 50 в и продолжительностью 100 мксек служит для управления пересчетной схемой. В качестве усилительных ламп в этой схеме лучше всего применять двойные триоды типа 6SN71), однако можно, конечно, использовать и соответствующие отдельные триоды.