核辐射三大探测器气体.ppt

核辐射三大探测器

气体

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Gas－filled

Detector

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8.1气体中离子与电子的运动规律

1、气体的电离与激发

电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程

入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用，使

电子获得能量而引起原子的电离或激发。

入射粒子直接产生的离子对称为原电离。

初电离产生的高速电子足以使气体产生的电离称为次电离

。

总电离=原电离+次电离

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A.NumberofIonPairsFormed

对不同的气体，W大约为30eV

NE0W

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B.TheFanoFactor

离子对数N是随机变量.

它服从什么分布？

离子对数的方差E

2F0

W

过去实验测量不同气体的法诺因子介于1/3

～1/2之间，但目前实际可以做到不大于0.2

。

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C、光致电离

介质中原子吸收一个光子，放出一个电子

而电离。

Cs原子的电离电位最低，3.88eV；

相应的光子波长为3184Å，在紫外区；

紫外光或能量更高的光才能产生光致电离。

紫外光子能量较低，光致电离产生的电子动

能很低，一般不能再引起新的电离或激发。

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D.被激发原子的退激方式：

1)辐射光子。发射波长接近紫外光的光子，这些光

子又可能在周围介质中打出光电子，或被某些气体

分子吸收而使分子离解。

2)发射俄歇电子。

上述两过程均在10-9秒内完成。

3)亚稳态原子的退激。受激原子处于亚稳态

，仅当它与其它粒子发生非弹性碰撞时才能

退激。

亚稳态原子寿命较长，一般为10-2~10-4秒

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2、电子与离子在气体中的运动

当不存在外加电场的情况下，电离产生的

电子和正离子在气体中运动，并和气体分子

或原子不断地碰撞，处于平衡状态。其结果

会发生以下物理过程：

uDiffusion；

uElectronAttachment；

u；

Recombination

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A.扩散(Diffusion)

在气体中电离粒子的密度是不均匀的，

原电离处密度大。由于其密度梯度而造成的离

子、电子的定向运动叫扩散。

由气体动力学，可得到扩散方程：



jDn

电子或离子电子或离子电子或离

粒子流密度的扩散系数子密度

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若电离粒子的速度遵守麦克斯韦分布，则

扩散系数D与电离粒子的杂乱运动的平均

速度v之间的关系为：

1