Книга рассчитана на широкие крути специалистов, имеющих дело с регистрацией и измерением энергии радиоактивных излучений. Она полезна также аспирантам и студентам, специализирующимся в области применений электроники и радиотехники в ядерной физике и технике. Благодаря доступности изложения основного материала она может быть рекомендована также лицам, не имеющим специальной подготовки в данной области.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Предлагаемая вниманию читателей книга Э. Фюнфера и Г. Нейерта содержит, кроме необходимого изложения физических принципов действия счетчиков, еще и обширные материалы об их, свойствах и методах применения, систематизированные на основании результатов большого числа работ, среди которых немало новейших. Хотя центральной темой книги являются детекторы излучения и отчасти методика измерений, значительная часть книги отведена элементам радиоэлектронных устройств, при помощи которых производятся усиление и формирование поступающих от детекторов сигналов, селекция и регистрация сигналов, а также питание датчиков.
Благодаря тому что описания обоих важнейших компонентов измерительных устройств —детекторов излучения и регистрирующих приборов —собраны в одной книге, авторам удалось наглядно показать способы согласования выхода детектора со входом радиоэлектронной аппаратуры. Кроме того, в книге рассмотрены статистический анализ результатов измерений, проведенных посредством счетчиков, а также элементы ядерной физики и физики газового разряда, знакомство с которыми необходимо для понимания механизма действия счетчиков.
Книга содержит также материалы по конструированию и изготовлению газоразрядных счетчиков. Эти материалы могут принести большую пользу тем экспериментаторам, которым по условиям проводимых ими работ необходимы специальные счетчики, отличающиеся по параметрам от выпускаемых промышленностью.
Таким образом, книга охватывает почти весь круг вопросов, с которыми приходится сталкиваться при работе со счетчиками излучений. Несмотря на то что изложение в ряде случаев носит несколько конспективный характер, хорошая систематизация материала делает книгу доступной широкому кругу научных " инженерно-технических работников.
В процессе перевода некоторые разделы книги подверглись '^значительному сокращению. В основном были исключены относительно устарелые сведения или уже достаточно представленные н имеющейся литературе. Изъят параграф, посвященный статистике регистрации в схемах совпадений.
Глава I и часть гл. II, до разд. Б. включительно, переведены "• И. Малининым, конец гл. II, разделы В —Д и часть гл. III,
ОГЛАВЛЕНИЕ
6 6
7 11 12
25 26
Предисловие к русскому изданию................
Из предисловий издательства к первому и второму немецким
изданиям .........................
Из предисловий авторов к первому и второму немецким изданиям
Глава I. Обзор методов счета частиц и квантов ..........
Литература..........................
Глава II. Физические процессы в счетчиках ...........
V^ Пропорциональные счетчики ................
el. Область ионизационной камеры ............. —
2. Форма импульса ..................... 13
3. Распределение поля в счетчиках .............. 15
4. Область пропорционального усиления первичной ионизации —
5. Основные положения теории газового усиления ....... 16
6. Коэффициент усиления ................. 18
7. Экспериментальное исследование пропорциональной области 19
8. Область ограниченной пропорциональности .......
9. Форма импульса в пропорциональном счетчике ......
10. Зависимость коэффициента газового усиления от направления излучения ........................
11. «Увеличенные» импульсы в счетчиках, наполненных чистыми парами или смесью с большим содержанием паров; особые формы разряда .....................
12. Рабочая область пропорциональных счетчиков .....
13. Разрешающая способность и измерение большого числа импульсов ........................
14. Срок службы пропорциональных счетчиков .......
.Литература .........................
**Б. Счетчики с самостоятельным разрядом ...........
1. Определение области Гейгера ..............
2. Несамогасящиеся счетчики ..............
3. Самогасящиеся счетчики .................
4. Характеристики счетчиков ................ 48
5. Послеразряды ..................... 49
6. Начальное напряжение области Гейгера .......... 55
7. Счетчики с особенно низким напряжением начала счета ... 61
8. Галогенные счетчики .................. 62
9. Влияние примеси паров .................
10. Форма и длительность импульса .............
11. Экспериментальные исследования распространения ионного слоя..........................
12. Время запаздывания импульса ..............
13. Мертвое время и время восстановления счетчика ......
14. Эффективность счетчика .......... 86
а) Космическое -•"•'"ионие .........
32 35
36 37 39 40
49 55 61 62 67
излучение
,кое рентгеновское излучение . • |
;ое излучение .•••;.... ^ Счетчики фотонов вдсла'„^ульсон -.-•;; ; ; '. '. 103
с внешни.
е'счетчики;. ..•;;;;;:::....;;; __
Литература . • • • ' тчики ...-•••' ...... ^
Г. Сцинтилляционныес . ...... ^множителей - - - 2|
и и свойства фотоэлектронны хд ......... \%
157 161
a; iicvpx......
б) Органические сцинтилляторш . .
в) Газообразные сцинтилляторы .............
4. Свойства и применение сцинтилляционных счетчиков ....
а) Соотношение между поглощенной в сцинтилляторе энергией и световым выходом .................
б) Амплитудное распределение .............. ^
в) Экспериментальное определение выхода и эффективности 164
г) Сцинтилляционные спектрометры ............^ 166
д) Вероятность регистрации ................' 173
е) Временная разрешающая способность ......... 180
5. Конструкции сцинтилляционных счетчиков......... 182
а) Сбор света и световоды ................. —
б) Умножители ..................... 186
в) Сочленение отдельных элементов ............ 187
Литература.......................... 189
Д. Кристаллические счетчики ................ 194
1. Механизм работы кристаллического счетчика ........ 195
2. Энергия образования свободного электрона ........ 198
3. Длительность импульсов ................. 199
4. Линейность ....................... 200
5. Порог чувствительности .................. 202
6. Поляризационные эффекты ................ —
7. Усиление первичного тока в кристаллах ......... 204
8. Изготовление и подготовка кристаллов .......... 205
Литература ......................... 207
Глава III. Изготовление счетчиков. Физические основы работы со
счетчиками. Аппаратура ..................... 210
А. Изготовление счетчиков .................. —
1. Общие принципы построения счетчиков ........... —
а) Материалы катодов .................. —
б) Изоляторы....................... 212
в) Нити счетчиков .................... —
г) Счетчики со стеклянными оболочками .......... 213
д) Подготовка к наполнению............... 214
е) Тонкие окна ...................... —
2. Наполнение газом .................... —
а) Газы без гасящих примесей ............. 215
б) Наполнение смесями газов ............... 216
в) Четырех- и многоатомные газы ............. —
г) СО,-Счетчики ..................... 217
Д) Низковольтные самогасящиеся счетчики ......... —
е) Самогасящиеся счетчики без примеси пара ....... —
26 Счетчики излучений < 401
Я. Распространенные типы счетчиков ............ 218
xj а) [5-Счетчики ...................... —
>| б) Счетчики для рентгеновых и Y-лучей .......... 221
J в) Счетчики фотонов ................... 223
>j г) Специальные типы счетчиков............... 225
4 4. Счетчики для биологических и медицинских исследований . . . 227
а) Торцовые счетчики с тонким окном .......... —
б) Жидкостные счетчики. Погруженные счетчики ..... 229
в) Счетные установки для регулярных измерений очень малых активностей ...................... 230
г) Счетчики очень малых диаметров ........... —
д) Счетчики с атмосферным давлением .......... 231
N5. Измерение абсолютной интенсивности (5-препаратов .... 233
а) Счетчики с полным углом охвата; 4я-счетчики ..... —
б) Измерения торцовыми счетчиками ........... 235
Литература.......................... 239
S. Регистрация нейтронов .................. 243
1. Нейтронные счетчики ................... —
а) Регистрация медленных нейтронов (счетчики, наполненные BF3) ....................... —
•* б) «Всеволновый» счетчик нейтронов ............ 246
в) Применение пропорциональных счетчиков частиц отдачи
для регистрации быстрых нейтронов .......... 248
г) Счетчики, наполненные Не3 .............. 251
42. Регистрация нейтронов сцинтилляционными счетчиками ... —
а) Регистрация нейтронов по частицам, испускаемым при ядерных реакциях с нейтронами ............ —
б) Регистрация нейтронов по протонам отдачи ...... 254
в) Телескоп-спектрометр ................. 256
г) Регистрация нейтронов по Y-излучению, вызываемому нейтронным захватом, и по наведенной радиоактивности ... —•
д) Регистрация нейтронов кристаллическими счетчиками , . . 257
е) Регистрация нейтронов по продуктам ядерного деления ... —
ж) Пороговые нейтронные детекторы .......... —
з) Детекторы быстрых нейтронов (?„ ~^ 59 Мэв)...... 258
3. Абсолютное измерение интенсивности нейтронов...... —
Литература .......................... 259
В. Статистика регистрации ядерных частиц .......... 262
1. Статистическое распределение импульсов .......... —
2. Распределения Гаусса и Пуассона ............ 263
3. Измерение излучения радиоактивных веществ ....... 264
4. Просчеты при регистрации частиц ............. 265
5. Статистические ошибки, обусловленные фоном ...... 270
6. Измерение малых активностей. «Добротность» измерения ... 271
7. Статистика измерителей скорости счета .......... —
Литература .......................... 272
Г. Физические основы применения счетчиков .......... 273
1. Длина пробега а-частиц в воздухе............. —
2. Длина пробега частиц и торможение в различных газах и
в твердых телах ..................... 274
3. Длина пробега протонов ................. 277
4. Энергия, необходимая для образования одной пары ионов 280
5. Длина пробега электронов в алюминии .......... 282
6. Удельная ионизация электронами ............ 287
7. Подвижность положительных ионов при малой напряженности
поля ......................• - • • 289
8. Подвижность электронов в газах.............. 290
9. Поглощение у-лучей ................... 292
10. Потенциалы ионизации ................. 295
11. Часто применяемые газы и пары ............. 297
402
Д. Схемы радиоэлектронных приборов ............ 300
1. Введение ........................ —
2. Линейные усилители ..................
а) Двухкаскадные усилители с отрицательной обратной связью
типа анод—катод ................... 301
б) Трехкаскадные усилительные группы с обратной связью
типа катод—катод .................. 302
в) Двухкаскадные группы с отрицательной обратной связью
типа анод—анод .................... 303
г) Двухкаскадные группы с катодной связью ....... 304
д) Трехкаскадные группы с катодной связью ........ 305
е) Широкополосные усилители без обратной связи ..... —
3. Катодные повторители ................. 309
4. Временная задержка и формирование импульсов посредством кабелей ........................ 312
5. Входные цепи для счетчиков и для фотоэлектронных умножителей ........................ 314
а) Общие соображения................... —
б) Цепи для газоразрядных счетчиков ........... 315
в) Цепи для фотоэлектронных умножителей ........ 318
6. Дискриминаторы .................... 323
7. Анализаторы амплитуды импульсов ............ 328
8. Двоичные и десятичные пересчетные устройства ...... 335
а) Бинарные пересчетные каскады ........... —
б) Десятичные пересчетные каскады ........... 341
9. Выходные каскады для питания механических счетчиков (нумераторов) ...................... 345
10. Схемы совпадений ................... 348
а) Схема Боте (умножительная) .............. 349
б) Схемы Росси .................... 350
в) Диодные мосты и другие схемы совпадений....... 354
г) Схемы антисовпадений ................ 355
11. Генерирование и формирование прямоугольных импульсов 358
а) Свободный мультивибратор .............. __
б) Ждущий (моностабильный) мультивибратор ....... 362
в) «Опрокидывающиеся» схемы .............. 368
г) Схемы синхронизации и запуска (старта) мультивибраторов —
12. Электронные (импульсные) затворы ........... 360
13. Измерение интервалов времени между импульсами .... 366
14. Интегрирующие схемы .................. 369
15. Стабилизированные питающие устройства ........ 371
а) Стабилизация постоянного напряжения ......... —
б) Стабилизация переменных напряжений ......... 391
Литература .......................... 392
Цена: 300руб.
