正比计数器及其应用-环境样品放射性监测与分析

正比计数器工作于电离电流-电压曲线的正比区。由于“气体放大”现象，收集电极上产生的脉冲幅度V∞（负载电阻为无穷大）将变大。

式中Ne为原电离产生的离子对数，Co为电离室的极间电容，M为气体放大倍数。当加于正比计数器两极间的电压恒定时，气体放大倍数M为一常数，输出脉冲高度与原电离成正比，因而可用于粒子的能量（或能谱）的测量。低能X射线和γ射线在脉冲电离室中产生的脉冲信号太小，难于测量。如果使用正比计数器，输出信号可增加102～104，容易记录。因此，正比计数器可用于低能X射线和γ射线的能谱测量和计数。

为了实现“气体放大”阳极附近的电场强度要达到104～105V.cm-1，以保证电子在两次相继的电离碰撞间获得大于工作气体电离能的能量，产生新的电离。工艺上通常将正比计数器做成圆柱形，用金属或镀金属膜的玻璃作外壳，管壳就是阴极，阳极为置于管轴线上的细金属丝（直径约为101μm量极），管内充一定压强的气体（如90%Ar+10%CH4）。在这种安排下，圆柱形正比计数器沿径向位置r处的电场强度E（r）为

式中a，b分别为阳极和阴极半径，Vo为阳极相对于阴极的电位。(www.xing528.com)

正比计数器输出信号由两部分构成。从电离发生到电子雪崩，脉冲幅度只有微小的增加（原电离的贡献）。从雪崩开始到电子被阳极收集，脉冲幅度急剧上升（增殖电子的贡献）。此后直到所有正离子被阴极收集，脉冲幅度先是迅速增加，然后缓慢增加，直到MNe/Co。为了保证有足够大的输出脉冲幅度，又使脉冲宽度较窄，一般采用较小的时间常数（10-4～10-6s）。

正比计数器的能量分辨率稍低于脉冲电离室，主要用于α粒子、低能β粒子及低能X射线能量和活度（或注量率）的测量。用于能谱测量的正比计数器对于高压的稳定性要求非常高（好于0.02%）。与此相反，用于活度测量的正比计数器对于电压要求较低，因为在其计数率工作电压曲线（称为工作曲线）上有很长的坪。图7-4为用一正比计数器测量α和β放射性混和源的计数率与工作电压间的关系曲线，α粒子的初级电离比β粒子高102倍，因此在固定的甄别下，前者在较低的工作电压即可被记录。

图7-4　正比计数器测量α和β混合放射源的计数率与工作电压的关系

内部充气中含有BF3气体的正比计数器用于测量中子。在多丝正比计数器中，阳极为一组相互平行的细金属丝，这种正比计数器不但增加了灵敏体积，而且可以确定原电离发生的位置，用做位置灵敏探测器。