ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2010, № 2, с. 41-43
ТЕХНИКА ЯДЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
УДК 539.1.074
ПРОВОЛОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ © 2010 г. Б. М. Овчинников, В. И. Разин, А. И. Решетин, С. Н. Филиппов
Институт ядерных исследований РАН Россия, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а Е-шаП: ovchin@inr.ru Поступила в редакцию 01.10.2009 г.
Впервые создан проволочный газовый электронный умножитель (г.э.у.) с газовым зазором между сетками, который при атмосферном давлении газовой смеси А + 20% CO2 при регистрации сгустка электронов ~2 • 103 обеспечивает коэффициент усиления ~5 • 104. В отличие от известных г.э.у., изготовленных перфорацией пластин из пластика с металлическим напылением с двух сторон, проволочный г.э.у. не боится случайных пробоев между его электродами, и в нем отсутствуют эффекты накопления зарядов в зазоре между обкладками, т.е. проволочный г.э.у. отличается высокой надежностью и стабильностью.
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивно развиваемые газовые электронные умножители (г.э.у.) на пластиковой основе благодаря ячеистой структуре и высокому коэффициенту усиления позволяют достаточно просто реализовать пространственное разрешение по х-, у-координатам, а также благодаря выделению электронной составляющей лавины смогут обеспечивать высокое пространственное разрешение и по ^-координате [1, 2]. Другим важным преимуществом г.э.у. является значительное подавление вероятности образования вторичных сигналов за счет фотоэффекта на электродах камеры фотонами, испускаемыми лавинами в каналах г.э.у.
При использовании в г.э.у. газовой смеси Пен-нинга после фронта сигнала, обусловленного первичными лавинами от сбора электронов ионизации с трека частицы, появляются хвосты вторичных лавин, обусловленные ионизацией фотонами молекул компоненты смеси с низким потенциалом ионизации [2]. Поскольку эти хвосты сигналов имеют непрерывный характер и значительно превышают по длительности сигналы от сбора первичных электронов ионизации, они легко устраняются дифференцированием.
Однако существенными недостатками г.э.у. на пластиковой основе являются их невысокая надежность из-за случайных пробоев по пластику, выводящих г.э.у. из строя, и наличие эффекта накопления статических зарядов на стенках каналов г.э.у., приводящего к нестабильности работы детектора.
В данной работе описан созданный нами проволочный г.э.у., лишенный этих недостатков.
КОНСТРУКЦИЯ ДЕТЕКТОРА
Электроды детектора намотаны проводом из бериллиевой бронзы 0 0.1 мм по технологии, используемой при изготовлении многопроволочных пропорциональных камер. Структура электродов изображена на рис. 1. Проволоки в ряду располагаются плотно, без зазоров. Обе сетки изготовлены идентично, зазор между ними составляет 1 мм. Отверстия г.э.у. имеют размер 0.5 х
0.5
1.0
1111_1................................
Рис. 1. Структура электродов г.э.у.
42
ОВЧИННИКОВ и др.
] 12 М К
а П з 2 Г.э.у. м , 4
] 120 М
1 2 мм?) ^
А
2 кГТ
Рис. 2. Схема расположения электродов в камере. К — катод дрейфового зазора, А — анод индукционного зазора.
х 0.5 мм. Рабочая площадь г.э.у. составляет круг 0 2 см. Схема расположения электродов в камере при испытании г.э.у. представлена на рис. 2.
Кус 105
104 103 102 101 10° 10-1
2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2
- Кк, кВ
Рис. 3. Зависимость коэффициента усиления г.э.у. от напряжения Ук, подаваемого на делитель камеры.
Сигналы снимаются с анода индукционного зазора и поступают на вход осциллографа DS-1080 С.
Камера заполнялась смесью Аг + 20%С02 под абсолютным давлением 760 Торр. Дрейфовый зазор камеры облучался а-частицами с энергией 4.869 МэВ от источника 226Яа.
На рис. 3 приведена зависимость коэффициента усиления Кус проволочного г.э.у. от напряжения, подаваемого на делитель камеры. Видно, что коэффициент усиления увеличивается в диапазоне 2.3-3.0 кВ до величины Кус = 5 • 104 и далее не меняется. Этот эффект обусловлен появлением стримерных разрядов в газе зазора, поскольку а-частица образует на один усилительный канал г.э.у. количество электронов ионизации Qe = = 3 • 103 электронов, а произведение QeКус(3 кВ) = = 108 является пороговым значением, при котором возникают газовые стримеры [3], ограничивающие перепад напряжения на г.э.у.
Однако эти стримерные разряды в газе не наносят вреда проволочному г.э.у., и при уменьшении напряжения, подаваемого на камеру, ниже порогового значения появления стримеров работа г.э.у. полностью восстанавливается.
ПРОВОЛОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ
43
Проволочные г.э.у. могут найти применение в различных областях экспериментальной физики при регистрации фотонов, заряженных частиц, нейтронов различных энергий. Кроме того, перспективно их использование в медицине — рентгеноскопии, позитронной томографии, где требуется высокое пространственное разрешение и надежность в работе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Shalem C., Chechik R., Breskin A., Michaen K. // Nucl. Instrum. and Methods. 2006. V. A558. P. 475.
2. Овчинников Б.М., Парусов В.В. Препринт ИЯИ-1008/99. M., 1999; Ovchinnikov B.M., Parusov V.V. // Nucl. Instrum. and Methods. 2002. V A485. P. 539.
3. Raether H. Electron avalanches and breakdown in gases. L.: Butterworth, 1964.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.