自猝滅流光管
正文
一種粒子探測器。它有良好的時間分辨本領和坪特性,很高的探測效率,而且造價低,結構簡單,在粒子物理中有廣泛的套用。結構 自猝滅流光管的工作介質以負電性氣體為主要成分,使氣體火花放電過程限制在剛剛形成流光的階段。管的截面形狀常為圓柱形或方形。管的中心是高壓電極絲。中心絲一般是直徑為50~100μm的鈹-青銅絲或鍍金鎢絲,接正高電壓或負高電壓。管壁是另一個電極,通常接地。管壁常用金屬材料作成,例如鋁或銅等,也有用聚氯乙烯管,內壁塗石墨作電極。輸出脈衝信號的引出方式根據套用的要求而定,可以從中心高壓絲引出;在使用聚氯乙烯管的情況下,也可以用金屬條放在接地電極外側感應引出,同時得到兩維坐標。常用的氣體比例是25%的氬氣+75%的異丁烷+微量二甲氧基甲烷(見下圖)。 工作原理 自猝滅流光管的工作條件最基本的要求是:①中心絲和管壁之間的電場強度足夠大(在中心絲附近電場強度大於20kV/cm),使氣體火花放電過程能夠發展到形成流光的階段;②管內充有高比例的猝滅性氣體,強烈地吸收雪崩集團中放射出來的光子,使氣體火花放電過程不能得到進一步發展,從而把這個過程限制在剛剛形成流光的階段。這就叫做自猝滅流光工作方式。
入射粒子與管內氣體原子發生電離碰撞,產生電子和離子。電子在高電場作用下向陽極運動同時獲得能量,並產生次級電離,使得電子的數目按指數增加。當電子和正離子所形成的雪崩集團內,電子的數目達到108個時,電子和正離子複合放射出光子,這就是所謂流光。但是,由於猝滅性氣體的作用使光電離過程不能繼續發展。在自猝滅流光工作方式下,氣體放大倍數達到飽和值,因而輸出脈衝幅度很大,並且與初始電離沒有正比關係。
性能 自猝滅流光管最突出的特點是能給出輸出脈衝幅度大於20mV的快信號,脈衝前沿約為3~5ns,脈衝半高寬度約為50ns。因而它具有很好的時間分辨本領。
自猝滅流光管有良好的坪特性能,坪長很容易達到600V以上。因而大批流光管可以共用同一台高壓電源,仍然保持流光管的性能穩定和可靠。
探測效率高。對帶電粒子的探測效率可以達到100%。
套用 自猝滅流光管是一種造價低廉、結構簡單的探測器,可以用它來做成龐大的實驗裝置。它廣泛地套用於粒子物理實驗,在核輻射測量中也很有用處。
自猝滅流光管可以用來做成量能器和描跡儀等探測系統。有的實驗室正在用自猝滅流光管建造量能器和μ子探測器。在質子衰變實驗和中微子實驗的龐大探測裝置中,自猝滅流光管起著很重要的作用。由於它的輸出脈衝是快信號,自猝滅流光管也可以套用於事例的判選觸發系統。