核辐射三大探测器气体

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1、 对于辐射是对于辐射是不能不能感知感知的，因此人们必须借助于的，因此人们必须借助于探测各种辐射，给出辐射的探测各种辐射，给出辐射的、及及等特性。即对辐射进行等特性。即对辐射进行测量。测量。辐射探测器辐射探测器的定义：利用的定义：利用辐射辐射在在气体气体、液体液体或或固体固体中中引起的引起的、效应或效应或其它物理其它物理、化学变化化学变化进行进行辐辐射探测射探测的的器件器件称为称为。为什么需要辐射探测器？为什么需要辐射探测器？探测器探测器按按探测介质类型探测介质类型及及作用机制作用机制主要分为：主要分为：u；u；u。辐射探测器辐射探测器学习要点学习要点（研究问题）：（研究问题）：探测器探测器的的

2、；探测器探测器的的与与；探测器探测器的的；探测器探测器的的。辐射探测的基本过程：辐射探测的基本过程：辐射粒子辐射粒子射入射入探测器探测器的的；入射粒子入射粒子通过通过、等效应而在等效应而在探测器中探测器中；探测器探测器通过通过各种机制各种机制将将转换成转换成某种形式的某种形式的。Gasfilled Detector电离损失电离损失与核外电子的非弹性碰撞过程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入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用库仑作用，使电子获得能量而引起使电子获得能量而引起原子的原子的电离电离或或激发激发。8.1 气体中离子与电子的运动规律气体中离子与电子的运

3、动规律1、气体气体的的电离电离与与激发激发入射粒子入射粒子直接产生的直接产生的离子对离子对称为称为原电离原电离。初电离初电离产生的产生的高速电子高速电子足以使足以使气体气体产生的电离称为产生的电离称为次电离次电离。总电离总电离=原电离原电离+次电离次电离 ：带电粒子带电粒子在气体中产生在气体中产生一一电子离子对电子离子对所需的所需的平均能量平均能量。对不同的气体，对不同的气体，W大约为大约为30eV 若若入射粒子入射粒子的的能量能量为为E0，当其，当其能量能量全全部部损失在损失在气体介质气体介质中时，产生的中时，产生的为：为：WEN0 A.Number of Ion Pairs FormedW

4、EF02 B.The Fano Factor离子对数离子对数N是是随机变量随机变量.它服从什么它服从什么分布分布？离子对数离子对数的的方差方差 过去实验测量不同气体的法诺因子介于过去实验测量不同气体的法诺因子介于1/31/2之间，但目前实际可以做到不大之间，但目前实际可以做到不大于于0.2。C、光致电离光致电离 Cs原子的电离电位最低，原子的电离电位最低，3.88eV；相应的光子波长为相应的光子波长为3184，在紫外区；，在紫外区；紫外光紫外光或或能量更高的光能量更高的光才能产生光致电才能产生光致电离。离。介质中原子介质中原子吸收一个光子吸收一个光子，放出一个放出一个电子而电离电子而电离。紫外

5、光子能量较低，光致电离产生的电紫外光子能量较低，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子动能很低，一般不能再引起新的电离或激发。激发。上述两过程均在上述两过程均在1010-9-9秒秒内完成。内完成。亚稳态原子寿命较长，一般为亚稳态原子寿命较长，一般为1010-2-2 10 10-4-4秒秒 D.被激发被激发原子的退激方式：原子的退激方式：1)辐射光子辐射光子。发射发射波长波长接近接近紫外光紫外光的的光子光子，这些这些光子光子又可能在又可能在周围介质周围介质中打出中打出光电子光电子，或，或被某些被某些气体分子气体分子吸收而使吸收而使分子分子离解离解。2)发射俄歇电子发射俄歇电子。3

6、)亚稳态原子亚稳态原子的的退激退激。受激原子受激原子处于处于亚稳亚稳态态，仅当它与其它粒子发生，仅当它与其它粒子发生非弹性碰撞非弹性碰撞时时才能才能退激退激。2、电子与离子在气体中的运动、电子与离子在气体中的运动 当不存在外加电场的情况下，当不存在外加电场的情况下，电离电离产产生的生的电子电子和和正离子正离子在在气体气体中中运动运动，并和，并和气气体分子体分子或或原子原子不断地不断地碰撞碰撞，处于平衡状态。，处于平衡状态。其结果会发生以下其结果会发生以下物理过程物理过程：u Diffusion；u Electron Attachment；u Recombination；A.扩散扩散(Diffu

7、sion)在气体中电离粒子的在气体中电离粒子的密度密度是是不均匀不均匀的，的，原电离处密度大。由于其原电离处密度大。由于其密度梯度密度梯度而造成而造成的的离子、电子离子、电子的的定向运动定向运动叫叫扩散扩散。由气体动力学，可得到由气体动力学，可得到扩散方程扩散方程：nDj 电子或离子电子或离子粒子流密度粒子流密度电子或离子电子或离子的的扩散系数扩散系数电子或离电子或离子子密度密度若电离粒子的速度遵守麦克斯韦分布，则若电离粒子的速度遵守麦克斯韦分布，则扩散系数扩散系数 D 与电离粒子的杂乱运动的与电离粒子的杂乱运动的平均平均速度速度 之间的关系为：之间的关系为：v vD31 平均自由程平均自由程

8、 电子电子的的平均自由程平均自由程和乱运动的和乱运动的平均速平均速度度都比都比离子离子的的大大，因此其，因此其扩散系数扩散系数比比离子离子的大，因而的大，因而电子电子的的扩散效应扩散效应比比离子离子的的严重严重。B.电子的吸附和负离子的形成电子的吸附和负离子的形成 电子电子在在运动过程中运动过程中与气体分子与气体分子碰撞碰撞时可时可能被能被气体分子气体分子俘获俘获，形成，形成负离子负离子，这种现，这种现象称之为象称之为。Electron attachmente-Negative ion例如例如O2 2、H2 2O，的，的 ，卤素卤素达达410 h310 h 每次碰撞每次碰撞中被中被电子俘获电子

9、俘获的的概率概率称为称为吸附吸附系数系数 h。h大大(h 10-5)的的气体气体称为称为负电性气体负电性气体。电子电子的的吸附现象吸附现象对对气体探测器气体探测器产生的是产生的是正面正面 or 负面影响负面影响？气体探测器的工作气体应气体探测器的工作气体应尽量选择吸尽量选择吸附系数小附系数小的气体，在不得已采用时，将的气体，在不得已采用时，将会影响探测器的性能。会影响探测器的性能。C.复合复合(Recombination)有两个过程：有两个过程：电子电子与与正离子正离子，或，或负离子负离子与与正离子正离子，相遇时可能，相遇时可能复合成中性复合成中性的原子的原子或分子。或分子。Recombina

10、tione-nntntn 为为复合系数复合系数 复合的结果是把许多复合的结果是把许多有用信号有用信号给给复合复合掉掉，使，使有用的信号有用的信号减少减少。因此，。因此，复合现象复合现象在探测器正常工作中应尽量避免在探测器正常工作中应尽量避免。复合引起的复合引起的离子对数目离子对数目的的损失率损失率：一旦形成了一旦形成了负离子负离子，其，其运动速度运动速度远小远小于于电子电子，正离子与负离子的，正离子与负离子的复合系数复合系数要要比比正离子与电子的正离子与电子的复合系数复合系数大得多大得多。D.离子和电子在离子和电子在外加电场外加电场中的漂移中的漂移 离子和电子除了与作离子和电子除了与作热运动热

11、运动的的气体分气体分子子碰撞碰撞而而杂乱运动杂乱运动和因和因空间分布不均匀空间分布不均匀造造成的成的扩散运动扩散运动外，还有由于外，还有由于外加电场外加电场的的作作用用沿沿电场方向电场方向定向漂移定向漂移。这种运动称为这种运动称为“漂移运动漂移运动”，定向运，定向运动的速度为动的速度为“漂移速度漂移速度”。PEu kTMv23212 对于对于离子：离子：在在存在存在电场的情况下电场的情况下，两次碰撞之间离子，两次碰撞之间离子从电场获得的能量从电场获得的能量又会在碰撞中损失，离又会在碰撞中损失，离子的能量子的能量积累不起来积累不起来。离子离子的的平均动能平均动能与与没有电场没有电场的情况的情况相

12、似相似，为：，为：离子离子漂移速度漂移速度离子离子的的迁移率迁移率电场强度电场强度气体压强气体压强约化场强约化场强离子的离子的迁移率迁移率可表示为：可表示为：vMe20 M为为离子质量离子质量；0为离子在气体中为离子在气体中单位气压下的自由程单位气压下的自由程；乱运动的乱运动的平均速度平均速度。v由于离子的平均动能基本上不随电场而变化，由于离子的平均动能基本上不随电场而变化，则则 近似为常数，这样近似为常数，这样离子的迁移率离子的迁移率近似近似为为常数常数。v对于对于自由电子：自由电子：电子与气体分子发生电子与气体分子发生弹性碰撞弹性碰撞时，每次时，每次损损失失的能量的能量很小很小，因此，电子

13、因此，电子在在两次碰撞两次碰撞中中由由外电场加速外电场加速的的能量能量可可积累起来积累起来。直到使。直到使它的它的弹性碰撞能量损失弹性碰撞能量损失和和碰撞间从电场获碰撞间从电场获得的能量得的能量相等相等，或发生，或发生非弹性碰撞非弹性碰撞为止。为止。kTvmee23212 达到达到平衡状态平衡状态时，即时，即损失能量损失能量等于等于从电场从电场获得的能量获得的能量时，电子的时，电子的平均能量平均能量为为:称为电子温度，是场强的函数。称为电子温度，是场强的函数。PEfue 电子的漂移速度电子的漂移速度与与约化场强约化场强不成正比不成正比，可用可用函数函数表示：表示：这个函数关系均由这个函数关系均

14、由试验测定试验测定。一般给出。一般给出的是的是实验曲线实验曲线(如图如图8.2、8.3、8.4)。电子漂移速度电子漂移速度对对气体成分气体成分很很敏感敏感，少量某种气体的混入就可少量某种气体的混入就可显著提高显著提高电子电子漂移速度漂移速度。(1)电子漂移速度电子漂移速度一般为：一般为：scm610离子漂移速度离子漂移速度一般为：一般为：scm310(2)电子电子的的漂移速度漂移速度对对组成气体组成气体的的组分组分极为极为灵敏灵敏在在单原子单原子分子气体中（如分子气体中（如卤素卤素）加入）加入多原子多原子分子气体分子气体（如（如CO2、H2O等）时，等）时，电子电子的的漂移速度漂移速度有有很大

15、的增加很大的增加。电子电子与与离子离子在气体中在气体中在外电场作用在外电场作用下的下的漂移速度漂移速度的的主要区别主要区别为：为：E E、电荷转移效应、电荷转移效应 正离子正离子与与中性的气体分子中性的气体分子碰撞时，正离碰撞时，正离子与分子中的一个电子结合成中性分子，子与分子中的一个电子结合成中性分子，中性气体分子成为正离子中性气体分子成为正离子。电荷转移效应在混合气体中比较明显。电荷转移效应在混合气体中比较明显。电荷转移效应可以减小离子的迁移率，电荷转移效应可以减小离子的迁移率，降低离子的漂移速度。降低离子的漂移速度。复合效应复合效应、电子吸附效应电子吸附效应、电荷转移效电荷转移效应应等，

16、都不利于电荷收集。等，都不利于电荷收集。3 3气体放电气体放电A、雪崩雪崩 电子在气体中的电子在气体中的电离碰撞电离碰撞过程。过程。发生雪崩的阈值电场：发生雪崩的阈值电场：ET 106V/m。E e能引起雪崩的其他因素：能引起雪崩的其他因素：光子与气体和器壁作用，打出光子与气体和器壁作用，打出光电子光电子，10 7sec；光电子又可以引起新的雪崩。光电子又可以引起新的雪崩。二次电子发射二次电子发射：雪崩区产生的雪崩区产生的正离子正离子经过经过10 3sec到达到达器壁器壁，并可能在器壁上打出并可能在器壁上打出二次电子二次电子。光子的作用光子的作用：雪崩形成大量的电离和大量的激发，雪崩形成大量的

17、电离和大量的激发，10 6sec;伴随着雪崩过程，伴随着雪崩过程，退激退激产生大量的产生大量的光子光子。二次电子又可以引起新的雪崩。二次电子又可以引起新的雪崩。B、气体放大气体放大自持雪崩自持雪崩：通过光子的作用和二次电子发射，雪崩通过光子的作用和二次电子发射，雪崩持续发展。持续发展。也叫自持放电。也叫自持放电。非自持放电非自持放电：雪崩从产生到结束，只发生一次。雪崩从产生到结束，只发生一次。I:复合区复合区II:饱和区饱和区III:正比区正比区0NN M IV:有限正比有限正比区区0NN V:G-M工作区工作区VI:连续放电区连续放电区1E2E3E8.2 电离室的工作机制与输出回路电离室的工

18、作机制与输出回路电离室的电离室的工作方式工作方式可分为：可分为：1)脉冲型工作状态脉冲型工作状态2)累计型工作状态累计型工作状态 记录记录单个单个入射粒子入射粒子的电离效应，处于的电离效应，处于这种工作状态的电离室称为：这种工作状态的电离室称为：脉冲电离脉冲电离室室 记录记录大量大量入射粒子入射粒子平均电离效应平均电离效应，处，处于这种工作状态的电离室称为：于这种工作状态的电离室称为：累计电累计电离室。离室。1、电离室的基本结构、电离室的基本结构不同类型的电离室在结构上基本相同不同类型的电离室在结构上基本相同.典型结构有典型结构有和和。高压极高压极(K)：正高压或负高压；：正高压或负高压；均包

19、括：均包括：收集极收集极(C)：与测量仪器相联的电极，：与测量仪器相联的电极，处于与地接近的电位；处于与地接近的电位；保护极保护极(G)：又称保护环，处于与收集：又称保护环，处于与收集极相同的电位；极相同的电位；负载电阻负载电阻(RL)：电流流过时形成电压：电流流过时形成电压信号。信号。高压极高压极收集极收集极保护极保护极0VKCGLR高压高压负载电阻负载电阻外壳外壳灵敏灵敏体积体积绝缘子绝缘子平板型电离室平板型电离室C0VLRKG圆柱型电离室圆柱型电离室灵敏体积灵敏体积：由通过由通过收集级收集级边缘的边缘的电力线电力线所包围的所包围的两电极间两电极间的的区域区域。保护环保护环G的作用：的作用

20、：1)使使灵敏体积灵敏体积边缘处的边缘处的电场电场保持均匀保持均匀；2)若若无无G，当当高压高压很大很大时，会有时，会有电流电流通过通过绝缘子绝缘子从从负载电阻负载电阻RL上通过，从而产生上通过，从而产生噪声噪声，即，即绝缘子绝缘子的的漏电流漏电流。气体压力气体压力：从：从10-110大气压大气压。2、工作气体、工作气体 充满电离室内部空间，是电离室充满电离室内部空间，是电离室的工作介质；的工作介质；如如Ar 加加少量多原子分子气体少量多原子分子气体CH4。需要保证需要保证气体的气体的成分成分和和压力压力，所以一，所以一般电离室均需要一个般电离室均需要一个密封外壳密封外壳将电极系将电极系统包起

21、来。统包起来。第一步第一步：假设：假设回路回路中中没有没有负载电阻负载电阻0 LR 极板极板a上加上加高压高压V0，极板极板a b 间间电容量电容量为为C1，则，则两极板两极板的的电荷量电荷量：0100VCQQ 3、输出信号产生的物理过程、输出信号产生的物理过程 即电离室的工作机制。即电离室的工作机制。0V ab0Q 0Q 0V abe 0)()()()(2100 qqeQQq第二步第二步：在电离室内：在电离室内某一点某一点引入一单位引入一单位正电荷正电荷e+它将在它将在两极板两极板上分别上分别感应出感应出一定的一定的负电负电荷荷，设分别为，设分别为、高斯定律高斯定律：40Edsq 1q 2q

22、 12qqe 即即正电荷正电荷靠靠哪个极板哪个极板近近，那个极板那个极板上上产生的产生的感应电荷感应电荷多多。1xqed 2dxqed 这就相当于这就相当于从从流过，流过，即在即在外回路外回路流过流过。第三步第三步：当：当 电荷电荷沿电场沿电场向向收集极收集极运动，运动，则则上极板上极板a上上感应感应电荷电荷 减少减少，下极板下极板b上上感应感应电荷电荷 增加增加。且。且 e1q2q21qq 0V ab)(ti e 2q 1q 12qqe 正离子漂移正离子漂移所引起的所引起的负感应电荷负感应电荷在回在回路中流过的电荷量为：路中流过的电荷量为：1q 第四步第四步：当正电荷快：当正电荷快到达到达极

23、板的极板的前一瞬间前一瞬间，-q1 1全部由全部由a极板极板经经外回路外回路流到流到b极板极板，b极极板板上的上的感应电荷感应电荷：12qqe 当当e+到达到达b极板极板，e+与与b极板极板上的上的感应电感应电荷荷中和中和。外回路外回路电流结束电流结束，流过，流过外回路外回路的的总电荷量总电荷量为：为：1qq 考虑考虑：如果在：如果在电极之间电极之间引入的是引入的是负电荷负电荷，解释一下解释一下整个物理过程整个物理过程。产生的结果是否。产生的结果是否与与正电荷正电荷有共同之处？有共同之处？0V ab)(ti e 2q1q12qqe 电子电子(负离子负离子)漂移漂移所引起的所引起的正感应电荷正感

24、应电荷在回路中流过的电荷量为：在回路中流过的电荷量为：2q2qq 如果在电场中同一点引入一如果在电场中同一点引入一负电荷负电荷 ，它将在它将在ab两极板上分别感应一定的两极板上分别感应一定的正电正电荷荷，分别为，分别为 和和 。当负电荷沿电场。当负电荷沿电场反方向运动时，则反方向运动时，则a极板上感应电荷极板上感应电荷 增加增加，而，而b极板上感应电荷极板上感应电荷 减少减少。整。整个过程中，流过外回路的总电荷量为：个过程中，流过外回路的总电荷量为：e1q2q1q2q 相应在外回路流过电流为相应在外回路流过电流为 ，电流，电流方向与方向与 相同。相同。)(ti)(ti 同一点引入正负电荷：同一

25、点引入正负电荷：1qq 2qq 当当同时同时在在同一位置同一位置引入引入一离子对一离子对，则，则在在外回路外回路流经的流经的电流电流：i(t)=i+(t)+i(t)流过流过外回路外回路的的总电荷量总电荷量：q+q-=e0V ab)(tie 2q 1q e 2q1q12qqe(1)(1)只有当只有当空间电荷空间电荷在极板间在极板间时，时，在外回在外回路路流过，此时流过，此时i(t)=i+(t)+i(t)，正、负正、负电荷的感应电流方向相同，电荷的感应电流方向相同，在探测器内部从阳在探测器内部从阳极流向阴极极流向阴极。电荷漂移过程结束，外回路感应电荷漂移过程结束，外回路感应电流消失电流消失。当负电

26、荷被收集后，外回路中就只。当负电荷被收集后，外回路中就只有正电荷的感应电流。有正电荷的感应电流。结论：结论：(2)当当、电荷在同一位置产生时，它们在电荷在同一位置产生时，它们在极板上的感应电荷量分别相同；极板上的感应电荷量分别相同；+e、e电荷漂移结束，流过外回路的电荷漂移结束，流过外回路的总电荷总电荷量量为为；该电荷量与这一对电荷的产生；该电荷量与这一对电荷的产生位置无位置无关关。(1)当当入射粒子入射粒子在在探测器探测器灵敏体积内灵敏体积内产生产生个个离子对离子对，它们均在，它们均在外加电场外加电场作用下作用下，这时，产生的，这时，产生的是：是：引伸结论引伸结论：tititINjjNjj

27、11)()(tItI (2)当当个个离子对离子对全部全部被被收集收集时，流过时，流过外外电路电路的的为：为：eNQ 输出回路的输出回路的定义定义：输出信号电流输出信号电流所有所有流过的流过的回路回路都包括在输出回路中。都包括在输出回路中。感应电荷感应电荷在在外回路外回路上形成的上形成的电流电流，在，在负载电阻负载电阻RL上形成上形成电压电压，有，有信号输出信号输出；测量仪器测量仪器有有内阻、电容内阻、电容；探测器探测器电容电容C1。输出回路输出回路的简化过程：的简化过程：4、电离室的输出回路、电离室的输出回路 线路的杂散线路的杂散电容电容C。C LR测测量量仪仪器器 R C总电阻总电阻 RRR

28、L/0 总电容总电容01CCCC 入入1CRL：负载电阻；：负载电阻；C1：探测器电容；：探测器电容；R入入：测量仪测量仪器输入电阻；器输入电阻；C入入：测量仪测量仪器输入电容；器输入电容；：杂散电容；：杂散电容；如如,电缆电容电缆电容100pF/m。C 电离室处于电离室处于，电离室的，电离室的输出输出信号信号仅反映仅反映入射粒子入射粒子的电离效应。的电离效应。可以测可以测量每个入射粒子的量每个入射粒子的、等。等。8.3 脉冲电离室脉冲电离室 以下讨论假设入射离子在灵敏体积中产以下讨论假设入射离子在灵敏体积中产生生N 个个离子对离子对，并，并忽略忽略扩散扩散和和复合复合的影响，的影响，而且在信

29、号结束前，探测器灵敏体积内不而且在信号结束前，探测器灵敏体积内不再有其它入射粒子产生电离。再有其它入射粒子产生电离。脉冲电离室的输出信号：脉冲电离室的输出信号：电荷信号电荷信号，电流信号电流信号，电压信号电压信号。EQN eeW 电离室电离室是一个是一个的的（其（其外回外回路路对对输出量输出量无影响无影响）。）。1)脉冲电离室脉冲电离室的的总输出电荷量总输出电荷量1、脉冲电离室的输出信号、脉冲电离室的输出信号 电离室电离室灵敏体积灵敏体积内产生内产生 个离子对并个离子对并全部为全部为极板极板收集后的收集后的：这一结果与这一结果与极板形状极板形状、电场分布电场分布、输输出回路参数出回路参数无关。

30、无关。(1)负载电阻负载电阻RL=0=0的情况的情况2)脉冲电离室脉冲电离室的的输出电流信号输出电流信号 相当于用输入阻抗极小的电流计测量相当于用输入阻抗极小的电流计测量电离室输出信号的情况。电离室输出信号的情况。0V ab)(tie 2q 1q e 2q1q12qqe下面来计算电流的大小：下面来计算电流的大小：电源电源提供提供功率功率：00W tVi tVitit 电场对电场对电子正离子对电子正离子对漂移所做的漂移所做的功功：trutrEetrutrEetWe 离子、电子离子、电子在在t时刻的时刻的；tr tr 正离子、电子正离子、电子在该点的在该点的；trE trE 正离子、电子正离子、电

31、子在该点的在该点的。tru tru eW tWt 求解得到求解得到 时刻流经时刻流经外回路外回路的的 trutrEVetrutrEVeti 00 titi 在在 t 时刻，时刻，灵敏体积灵敏体积中有中有N+(t)个个正离子正离子和和N(t)个个电子电子，则，则输出电流输出电流：tItItI 110()NNjjkkjkeI tE rturtE rturtV 电离室电离室的的（Intrinsic Current）以以平板电离室平板电离室为例，为例，设设离子离子和和电子电子的的漂移速度漂移速度是是常数常数，并且，并且电子电子的的漂移速度漂移速度是是离子离子漂移速度漂移速度的的10001000倍倍，d

32、VE0 均匀电场均匀电场 NNN 00t2 为开始有为开始有正离子正离子到达到达b极板极板的时间；的时间；几个重要时刻：几个重要时刻：t1 为开始有为开始有电子电子到达到达a极板极板的时间；的时间；T 为为电子电子全部全部到达到达a极板极板的时间；的时间；T+为为正离子正离子全部全部到达到达b极板极板的时间。的时间。离子离子和和电子电子的初始数目为：的初始数目为：tI1t duuNeI T2t TdNeuI s ms(2)负载电阻负载电阻RL00的情况的情况)(tV0RaC1C0V)(tI)(tIR)(tIaC 采用一般的具有输入阻抗的测量装置，输采用一般的具有输入阻抗的测量装置，输出出电压信

33、号电压信号。总电阻总电阻 RRRL/0 总电容总电容 CCCa ab 电源电源做的做的功率功率W(t)输出回路输出回路中中消消耗的功率耗的功率WO(t)灵敏体积灵敏体积内电子和内电子和正离子在正离子在电场电场作用下作用下漂漂移移所所消耗的功率消耗的功率We(t)C1的的储能储能发生变化发生变化(消耗功率消耗功率)WC1(t)推导过程的物理基础推导过程的物理基础：电源电动势电源电动势所所做的功率做的功率W(t)输出回路输出回路中中消耗的功率消耗的功率WO(t)C1的的储能储能发生变化发生变化(消耗功率消耗功率)WC1(t)灵敏体积灵敏体积内电子正离子在内电子正离子在电场电场下下漂移漂移所所消耗的

34、功率消耗的功率We(t)能量守恒能量守恒根据能量守恒：根据能量守恒：tWtWtWtWCoe1 电源功率电源功率W(t)00aRCoI tVItItV 00VdttdVCRtVa 灵敏体积灵敏体积内内电子正离子电子正离子在电场下在电场下漂移漂移所所消耗消耗的功率的功率 11NNejjkkjkWteE rturtE rturta极板极板的的电位电位不再为不再为常数常数而为而为V(t)电容电容C1的的储能为储能为120212)(CtVVC 122CQ能量变化率能量变化率为：为：dttdVtVVCCtVVCdtdWC 011202121 电容电容C1的的储能储能发生变化发生变化)(1tWC 0aRCI

35、tItV t 输出回路功率输出回路功率WO(t)dttdVtVCRtVa 02能量守恒能量守恒 tWtWtWtWCoe1 00VdttdVCRtVa 11NNjjkkjkeE rturtE rturt dttdVtVVC 01 )(0tVdttdVCRtVa 0110NNjjkkjkeItE rturtE rturtVV t 令：令：dttdVCCRtVtIa)()()(100 (A)由于由于V(t)V0 0110NNjjkkjkeItE rturtE rturtV 为为电离室电离室的的本征电流本征电流。把把电离室电离室看成看成理想理想的的内阻无限大内阻无限大的的电流源电流源，但这是但这是有条

36、件的有条件的。而。而电荷源电荷源则是则是无条件的无条件的。结论：结论：R CLRC 1C)(0tI(B)电离室电离室可以用可以用电流源电流源I0(t)和和C1并联并联等效。等效。并可得到其输出回路的并可得到其输出回路的等效电路等效电路 dttdVCRtVtI000 入入RRRL/0 10CCCC 入入)(tV0C)(0tI0R)(tV3)电离室的输出电压信号电离室的输出电压信号 tCRtCRtVCdttIeCetV000000000 tCRtCRtdttIeCetV0000000 00 V dttdVCRtVtI000 解微分方程：解微分方程：(1)(1)当当 时，即时，即全部全部电子电子和和

37、正离子正离子对对输出信号输出信号都有都有贡献。贡献。TCR00在在t T+时时 tTCRtTCRtCRtdtetIdtetICetV00000000000000/0CRtCRteheCNe T0CNe dttICtVt 00010CQ T 00CR000CRteCNe t duuNeI dNeuI t)(tI)(tVA、在在t=T+时，输出时，输出电压脉冲电压脉冲幅度幅度0000CeWECNeh B、C0越小越小，h越大越大。为此须。为此须降低降低C 工作在这种状态的工作在这种状态的电离室电离室称之为称之为脉脉冲电离室冲电离室。存在问题存在问题输出输出电压脉冲宽度电压脉冲宽度非常大非常大(T是

38、是ms量级量级)，这样，这样入射粒子的强度入射粒子的强度不不能太大能太大，并且要求，并且要求放大器电路放大器电路频带非常宽频带非常宽，噪声大噪声大而而非实用非实用。结论：结论：0Eh(2)当当 ，正离子漂移正离子漂移的贡的贡献献可以忽略可以忽略，TCRT00在在t T时时 0000/0CRtCRteheCQtV dttICtVt 00010CQ T000CRteCQ t duuNeI dNeuI t)(tI)(tVA、输出输出脉冲幅度脉冲幅度 ，仅取决于，仅取决于电子漂移电子漂移在在外回路外回路中流过的中流过的电荷量电荷量。0/CQh B、由于由于 ，大约是，大约是微秒微秒量级量级，将，将大大

39、大大降低降低电压输出脉冲电压输出脉冲的的宽度宽度，得到，得到快的快的响应时间响应时间。TCR00结论：结论：工作于这种状态的工作于这种状态的电离室电离室称为称为脉冲电脉冲电离室离室。存在问题存在问题：输出电压脉冲输出电压脉冲h-与与的的有关，有关，也就是也就是Q-与与初始电离位初始电离位置置有关。有关。NjjjrTrVeQ100 NjjrVe100即即Q与与第第j个电子个电子被收集时被收集时最终电位最终电位和和最初最初产生处产生处(初电离位置初电离位置)电位电位之差之差有关。有关。这样，这样，电子脉冲电离室电子脉冲电离室的的输出电压脉冲输出电压脉冲幅幅度度不仅不仅与与产生的产生的离子对数离子对

40、数有关，而且，与有关，而且，与离子对生成的位置离子对生成的位置有关。有关。(3)影响输出信号形状的因素影响输出信号形状的因素0dx t()I tt()I tt()V ttu(C)(C)电子电子或或正离子正离子漂移对漂移对输出电压脉冲信输出电压脉冲信号号的贡献，取决于的贡献，取决于电子电子或或正离子正离子扫过的电扫过的电位差位差。关于电离室输出电压信号的一些重要结论关于电离室输出电压信号的一些重要结论：(A)(A)电子离子对一旦形成，立即就有输出电子离子对一旦形成，立即就有输出电流信号；电流信号；电压脉冲电压脉冲的的上升时间上升时间为为电流脉电流脉冲冲的的持续时间持续时间。与。与R0C0有关。有

41、关。(B)(B)电离室输出电流中包含快成分与慢成电离室输出电流中包含快成分与慢成分，其比例与电子离子产生位置有关，导分，其比例与电子离子产生位置有关，导致致电离室电离室输出的输出的电压脉冲电压脉冲为为的的脉脉冲冲，其，其上升时间上升时间涨落达涨落达10 3sec量级。量级。脉冲电离室脉冲电离室存在问题存在问题输出输出电电压脉冲宽度压脉冲宽度非常大非常大(T是是ms量级量级)，这样，这样入射粒子的强度入射粒子的强度不能太大不能太大，并且要求，并且要求放大放大器电路器电路频带非常宽频带非常宽，噪声大噪声大而而非实用非实用。脉冲电离室脉冲电离室存在问题存在问题：输出电压输出电压脉冲脉冲h-与与的的有

42、关，有关，也就也就是是Q与与初始电离位置初始电离位置有关。有关。2、圆柱型电子脉冲电离室和屏栅电离室圆柱型电子脉冲电离室和屏栅电离室1)圆柱型电子脉冲电离室圆柱型电子脉冲电离室C0VRa2b2r 设计思想设计思想：利用：利用圆柱形电场圆柱形电场的的特点特点来来减少减少与与入射粒子入射粒子的关系，达到利的关系，达到利用用“电子脉冲电子脉冲”来来测量测量的目的。的目的。距距中心位置中心位置为为r的的场强场强：abrVrEln0 电位电位为：为：abarVrlnln10设设全部离子对全部离子对在在r0处产生，其处产生，其电位电位为为 0r 电子脉冲电离室电子脉冲电离室必定要必定要满足满足 TCR00

43、)(rEr输出脉冲输出脉冲电荷量电荷量 abarNerVNeQlnln000 输出电压输出电压脉冲幅度脉冲幅度abarCNeCQrhlnln)(0000 结论：结论：选择选择足够大足够大的的b/a值值，在，在r0较较大时，大时，h(r0)与与r0之间的关系就不显著了。同时由于之间的关系就不显著了。同时由于圆柱形圆柱形的的几何条件，几何条件，r0小的区域小的区域只占只占很小很小的的一部分体积一部分体积，大部分大部分入射粒子入射粒子都在都在r0较大较大处产生处产生离子对离子对。注意注意：这种：这种工作状态工作状态下，下，中央丝极中央丝极必须是必须是阳极阳极。对于大部分对于大部分入射粒子入射粒子而言

44、，而言，圆柱形圆柱形电子脉冲电电子脉冲电离室离室的输出电压的输出电压脉冲幅度脉冲幅度均接近于均接近于0/CNe2)屏栅电离室（屏栅电离室（The Gridded Ion Chamber）屏栅电离室的构成：屏栅电离室的构成：负极负极B、正极正极A、栅栅极极G、电源电源和和负载电阻负载电阻。（讲义图。（讲义图8.20）(1)屏栅电离室信号的形成过程屏栅电离室信号的形成过程离子对离子对仅在仅在BG之间之间产生产生，要求入射粒子的射程，要求入射粒子的射程R小于小于BG之间的距离之间的距离a；栅极由网栅构成，要求栅极屏蔽完；栅极由网栅构成，要求栅极屏蔽完善。合理选择善。合理选择电压分配电压分配及网栅的参

45、数及网栅的参数 r/d，使电子和，使电子和正离子在正离子在BG之间漂移时，之间漂移时，仅在仅在B，G极板上有感应电极板上有感应电荷产生荷产生，并在并在BG回路中流过电流回路中流过电流i1；同时电子在穿过；同时电子在穿过栅极时，不被栅极所捕获。相当于栅极时，不被栅极所捕获。相当于N个个电子电子先后在栅极先后在栅极上产生，然后，扫过上产生，然后，扫过GA电极；在输出回路上输出电极；在输出回路上输出电压电压脉冲信号脉冲信号：0CNeh )(00 TCR(2)信号时滞信号时滞(3)输出信号的上升时间输出信号的上升时间1cosuRats 21cosupuRTH 3、脉冲电离室输出信号的测量脉冲电离室输出

46、信号的测量脉冲电离室脉冲电离室的的输出信号输出信号所包含的所包含的信息信息：1 1）入射带电粒子入射带电粒子的的数量数量；2 2）入射带电粒子入射带电粒子的的能量能量；3 3）确定）确定入射粒子间入射粒子间的的时间关系时间关系。通过对输出脉冲数进行测量。通过对输出脉冲数进行测量。通过对输出电压信号的幅度进行测量。通过对输出电压信号的幅度进行测量。通过对输出电压信号的时间进行测量。通过对输出电压信号的时间进行测量。脉冲电离室脉冲电离室的的输出信号输出信号需要用需要用电子仪器电子仪器来来测量。测量。气体气体 电离室电离室高压高压前置前置 放大器放大器放大器放大器单道或多道单道或多道脉冲分析器脉冲分

47、析器4 4、脉冲电离室的性能、脉冲电离室的性能1)1)脉冲幅度谱脉冲幅度谱与与脉冲电离室脉冲电离室常用来测量常用来测量带电粒子带电粒子的的。对单能对单能带电粒子带电粒子，若其，若其全部全部能量能量都损都损耗在耗在灵敏体积灵敏体积内，则内，则脉冲电离室脉冲电离室输出输出电压电压脉冲脉冲的的反映了反映了单个入射单个入射带电粒子带电粒子的大小。的大小。能量分辨率：能量分辨率：FWHMh 半宽度半宽度多道多道测量的测量的：dndEEhdndhFWHMhdndhE EE EE EE 能量分辨率能量分辨率反映了反映了谱仪谱仪对不同对不同入射粒子入射粒子能量能量的的分辨能力分辨能力。由于由于电离过程电离过程

48、的的涨落涨落，电离产生的离子，电离产生的离子对数目对数目 N 的涨落服从的涨落服从。由于由于 很大，所以很大，所以离子对数离子对数所遵循的统计分布可所遵循的统计分布可以用以用高斯分布高斯分布描述。描述。N由关系式：由关系式：NCeCeNh00 电离室电离室输出脉冲幅度输出脉冲幅度同样服从同样服从高斯分布高斯分布 22221hhhhehP 0CeNh 00355.2355.2355.2355.2EFWNFhhhhh 幅度平均值：幅度平均值：标准偏差：标准偏差：相对标准偏差：相对标准偏差：NFCeCeNh00 NFhvhh 且有：且有：能量分辨率为：能量分辨率为：(1)(1)能量分辨率能量分辨率反

49、映了反映了谱仪谱仪对不同对不同入射粒入射粒子子能量能量的的分辨能力分辨能力。能量分辨率能量分辨率越小越小，则则可区分可区分更小的能量差别更小的能量差别。这是。这是谱仪谱仪的的最最主要的指标主要的指标。关于能量分辨率的小结关于能量分辨率的小结：(2)(2)能量分辨率能量分辨率的公式是的公式是谱仪谱仪所达到的所达到的分分辨率辨率的的极限和理论值极限和理论值。并可检验谱仪的。并可检验谱仪的性能。性能。(3)(3)能量分辨率能量分辨率的的数值数值是对是对某一能量某一能量而言而言的，它与的，它与入射粒子入射粒子能量能量的关系为的关系为01E 对于对于电离室谱仪电离室谱仪，放大器输出的脉冲幅，放大器输出的

50、脉冲幅度为：度为：ACNehA 0 其中，其中，A为放大器的为放大器的放大倍数放大倍数，是一个，是一个连续型随机变量连续型随机变量。则：则：222ANhvvvA 22AhvNFvA 考虑到考虑到放大器的噪声放大器的噪声对输出幅度涨落的对输出幅度涨落的影响是叠加的关系，即：影响是叠加的关系，即：21hhh 电离室输出电离室输出脉冲幅度脉冲幅度放大器噪声折合到放大器噪声折合到输入端的信号幅度输入端的信号幅度幅度幅度平均值平均值为：为：121hhhh 其其相对均方涨落相对均方涨落：221JNFvh 其中其中 ，为放大器的，为放大器的.2/1hhJ 综合考虑综合考虑放大器放大器放大倍数放大倍数A的涨落

51、，的涨落，放大器放大器噪声噪声的影响，则电离室谱仪放大器输出信号的的影响，则电离室谱仪放大器输出信号的相对均方涨落相对均方涨落为：为：2221AhvJNFvA 要使分析器道宽影响不超过要使分析器道宽影响不超过1/100，FWHM内须不少于内须不少于67道。道。幅度分析器的幅度分析器的对能量分辨率也有影响，对能量分辨率也有影响，210.28FWHMI 2)2)电离室的电离室的曲线曲线-脉冲幅度脉冲幅度与电离室与电离室工作电压工作电压的关系的关系影响因素影响因素：离子离子和和电子电子的的或或效应效应。饱和特性曲线形成的物理过程：饱和特性曲线形成的物理过程：饱和区斜率的原因：随工作电压的升高而饱和区

52、斜率的原因：随工作电压的升高而使使灵敏体积增加灵敏体积增加及及负离子的释放负离子的释放。V0hV1饱和电压饱和电压3)3)电离室电离室的的坪特性坪特性曲线曲线 当当输出脉冲幅度输出脉冲幅度饱和后，饱和后，计数率计数率不再不再随随工作电压工作电压而变化，称而变化，称坪特性曲线坪特性曲线。在在入射粒子束流入射粒子束流不变不变的情况下：的情况下：V0n甄别阈甄别阈h1h2h3h1h2h3入射粒子入射粒子是是单能单能的的V1-电离室的电离室的与与的关系的关系4)4)探测效率探测效率粒粒子子数数射射入入电电离离室室灵灵敏敏体体积积的的记记录录下下来来的的脉脉冲冲数数 定义定义：原因：原因：A 带电粒子带

53、电粒子可能只在可能只在灵敏体积灵敏体积内损失内损失一部分一部分能量能量；B 电离过程电离过程是是涨落涨落的。的。这样这样必将有必将有一部分一部分幅度幅度低于低于甄别阈甄别阈的的信信号脉冲号脉冲未被记录未被记录下来。下来。100%粒子粒子等等中性粒子中性粒子则取决于与介质作用产则取决于与介质作用产生生次级带电粒子次级带电粒子的的相互作用截面相互作用截面，以及次，以及次级带电粒子级带电粒子能否能否进入进入灵敏体积灵敏体积。对对带电粒子带电粒子5)5)时间特性时间特性常用常用三种指标三种指标A：分辨时间分辨时间 能分辨开能分辨开两个相继两个相继入射粒子入射粒子间的间的。主要取决于主要取决于输出回路输

54、出回路参数参数的的选选择择和和放大器放大器的的时间常数时间常数的的大小大小。B：时滞时滞 d 入射粒子入射粒子的的入射时刻入射时刻与与输出脉冲输出脉冲产生的产生的。C：时间分辨本领时间分辨本领即即由探测器输出由探测器输出脉冲来脉冲来确定确定入射粒子入射粒子入射时刻的入射时刻的。当当电离室电离室的的输出信号输出信号是反映是反映大量大量入射粒子入射粒子的的电离效应时，称作电离效应时，称作电流工作状态电流工作状态或或累计累计工作状态工作状态。此时电离室此时电离室称作称作“”或或“”。恒定恒定状态状态下，输出下，输出直直流电流流电流信号信号是：是：设设入射粒子入射粒子在在电离室灵敏体积电离室灵敏体积内

55、各处内各处单位单位时间时间、单位体积单位体积内内恒定恒定地产生地产生 对对离子对离子对。则在。则在灵敏体积灵敏体积内内单位时间单位时间的的总离总离子对数子对数为为 zyxn,0 dAzyxnA,0 00,AIe nx y z dA 8.4 累计电离室累计电离室1 1、输出信号及其涨落、输出信号及其涨落 输出信号输出信号可以是可以是直流电流直流电流(相当于回路中相当于回路中接入内阻极小的电流计，即接入内阻极小的电流计，即RL=0)=0)或或直流直流电压电压(在输出回路上的积分电压在输出回路上的积分电压)信号信号。若若单位时间单位时间内射入内射入电离室灵敏体积电离室灵敏体积内的内的带电粒子带电粒子

56、的的平均值平均值为为 ，每个，每个入射带电粒入射带电粒子子平均平均在在灵敏体积灵敏体积内产生内产生 个个离子对离子对，则，则电流电离室电流电离室输出输出的的平均值平均值为：为：nNeNnI （1）输出信号）输出信号输出输出信号信号0RIV （2）输出信号的涨落）输出信号的涨落 假设，假设，每一对离子每一对离子产生后将立即使探产生后将立即使探测器产生一输出信号：测器产生一输出信号：)(fS 若若单位时间单位时间内射入内射入电离室灵敏体积电离室灵敏体积内内的的带电粒子带电粒子的的平均值平均值为为 ，每个，每个入射带入射带电粒子电粒子平均平均在在灵敏体积灵敏体积内产生内产生 个个离子离子对对，而且这

57、两个值均不随时间变化。，而且这两个值均不随时间变化。nN S 这样，在任一时刻这样，在任一时刻 t，探测器的，探测器的总输总输出信号出信号是是此时刻以前此时刻以前在探测器内产生的在探测器内产生的各个离子对所产生信号各个离子对所产生信号在此时在此时的的所取值所取值的的。t 用用 M表示在表示在t以前的以前的 与与 间隔内入射间隔内入射粒子流在探测器内产生的粒子流在探测器内产生的离子对数离子对数。这些离这些离子对的子对的信号经过信号经过 时间到达时间到达 t 时刻的信号为：时刻的信号为：)(fM t 时刻的总信号时刻的总信号St 应当是应当是 t 以前以前(由由0)产生的离子对在产生的离子对在 t

58、 时刻的信号的时刻的信号的总和总和，即：，即：0)(fMSt M是是t以前的以前的 与与 间隔内的间隔内的 n个入个入射粒子分别在探测器内产生的射粒子分别在探测器内产生的。这样，这样，M显然是由显然是由 n及及N串级而串级而成的成的串级型随机变量串级型随机变量。M平均值为平均值为：M方差为方差为：NnM _ nn_Nn 2_222NnMnN M方差为方差为：2_222NnMnN 考虑到考虑到 n遵守遵守泊松分布泊松分布：nnn_2N遵守遵守法诺分布法诺分布：NFN 2 NFnnN 2)(22NFNnM 0)(fMSt由于由于，而且，不同，而且，不同内内产生的产生的 M是是的。因此：的。因此：S

59、t的的平均值平均值为：为：0_)(fMSt 0)(fNn 0)(fNnSt 0)(dfNn令：令：0)(dfbbNnSt 下面分析下面分析 St的的相对均方涨落相对均方涨落：由于由于随机变量随机变量和的方差和的方差是是各方差的和各方差的和。02)(fMDtS有：有：22)(Mf 所以：所以：0222)(MSft 022)()(NFNnf dfNFNntS)()(0222 则则 St的的为：为：2022222)()()()(bNndfNFNnSvtSStt 20022)()()1(dfdfnNFvtS 从式子可以看出，粒子入射探测器后产从式子可以看出，粒子入射探测器后产生的离子对数生的离子对数N

60、的涨落的涨落对于累计信号的相对于累计信号的相对均方涨落的对均方涨落的影响很小影响很小。累计信号的相对。累计信号的相对均方涨落均方涨落主要决定于入射粒子数的涨落主要决定于入射粒子数的涨落。当近似用当近似用宽度宽度为为T的的矩形脉冲矩形脉冲代表代表一对离子一对离子所产生的所产生的电流信号电流信号 f()，求求输出电流信号输出电流信号及其及其相对均方涨落相对均方涨落。)(f TTe 0/)(Tef TT 则：则：edf )(0Tedf/)(202 TneTendfdfnNFvI 1/1)()()1(2220022 eNndfNnSIt 0)(则，输出则，输出平均值为：平均值为：输出输出相对均方涨落为

61、：相对均方涨落为：当当R 0时，在时，在输出端输出端输出一输出一直流电压信直流电压信号号，000CReCef 一个一个离子对离子对漂移在漂移在输出回路输出回路所产生的所产生的电电压信号压信号近似为一近似为一指数信号指数信号：)(f0/Ce则：则：00000/0000)(eRCRCedeCedfCR 002002020/22020222)(00CReCRCedeCedfCR 00)(ReNndfNnSVt 则，输出则，输出电压信号电压信号平均值为：平均值为：00RIV 输出输出电压信号电压信号相对均方涨落为：相对均方涨落为：nCRReCRendfdfnNFvV 0020200220022212/

62、1)()()1(这样，这样，累计电离室工作状态累计电离室工作状态要求其要求其输出电流输出电流或或电压信号电压信号的的相对均方涨落相对均方涨落要要远小于远小于“1”。即：即：112 TnvI121002 nCRV nT1 nCR 2100电流脉冲宽度电流脉冲宽度要要远大于远大于入射粒子入射粒子平均时间间隔平均时间间隔输出回路的输出回路的时间常时间常数数要远大于要远大于入射粒入射粒子平均时间间隔子平均时间间隔累计工作状态的物理意义为累计工作状态的物理意义为：入射粒子流入射粒子流强度足够大强度足够大，以至在，以至在 时时间内的间内的入射粒子数入射粒子数远大于远大于；或强到在离子收集时间或强到在离子收

63、集时间 T 内就有大量粒内就有大量粒子入射，子入射，即使即使 ，I0(t)也反映了也反映了大量粒子大量粒子的的平均电离效应平均电离效应。这两种情况下，这两种情况下，电离室电离室均工作于均工作于。00R C000 CR(1)“(1)“”与与“”仅是电离室的两种工作状态，由仅是电离室的两种工作状态，由入射粒入射粒子流子流的的及及输出回路输出回路的的决定。决定。电离室结构电离室结构并无本质差别。并无本质差别。(2)(2)当当 时，时，即输出电流，即输出电流的涨落很小，输出为的涨落很小，输出为直流电流直流电流信号；信号；1 Tn10 I 当当 时，时，即输出电，即输出电压的涨落很小，输出为压的涨落很小

64、，输出为直流电压直流电压信号。信号。0021R C n 1 V 结论：结论：与与脉冲电离室脉冲电离室一样具有一样具有饱和特性曲线饱和特性曲线，一，一般工作于般工作于饱和区饱和区。还有一些特性不同于。还有一些特性不同于脉冲脉冲电离室电离室：1)1)灵敏度灵敏度入入射射粒粒子子流流的的强强度度输输出出的的电电流流（电电压压）值值 21/()A cms 影响影响灵敏度灵敏度的因素有的因素有电离室电离室的的结构结构、气体气体压力压力和和组分组分、入射粒子入射粒子的的类型类型和和能量能量等。等。2、电流电离室的主要性能、电流电离室的主要性能 单位入射粒子流强度引起的电离室输单位入射粒子流强度引起的电离室

65、输出信号电流或电压幅度：出信号电流或电压幅度：2)2)线性范围线性范围一定工作电压下，一定工作电压下，输出信输出信号号的的幅度幅度与与入射粒子入射粒子流流强度强度的保持的保持的范围的范围(一般用辐射强度的范围表示一般用辐射强度的范围表示)。只要电离室工作在只要电离室工作在，则，则信号电信号电流流与与入射粒子流强度入射粒子流强度一定成一定成，即，即。但是，当但是，当入射粒子流强度入射粒子流强度增大时增大时，饱饱和电压将提高和电压将提高。一旦当入射粒子流强度大。一旦当入射粒子流强度大到使饱和电压超过了原来选好的工作电压到使饱和电压超过了原来选好的工作电压 V0时，电离室将不再工作于饱和区，信号时，

66、电离室将不再工作于饱和区，信号电流将比预期值小。即出现电流将比预期值小。即出现。0I0I高压高压123451V2V3V4V5V4VV 5VV )1(0I)2(0I)3(0I)4(0I)5(0I12435强度强度)1(0I)2(0I)3(0I)4(0I)5(0I3)3)响应时间响应时间反映当反映当入射粒子流入射粒子流强度强度发发生生变化变化时，时，输出信号输出信号的的变化规律变化规律。对对电压信号电压信号，它跟随辐射强度变化的，它跟随辐射强度变化的响应时间响应时间主要决定于电离室输出回路的主要决定于电离室输出回路的时间常数时间常数R0C0值值。对对电流信号电流信号，其滞后时间将最大为离，其滞后时间将最大为离子收集时间子收集时间T。T就是累计电离室就是累计电离室电流信电流信号号的的响应时间响应时间。对对t=0时的阶跃变化，输出电压为：时的阶跃变化，输出电压为：)1)(00/120012CRteIIRRIV 一般需要一般需要57R0C0才能达到平衡。才能达到平衡。4)4)能量响应能量响应即即灵敏度灵敏度随随入射粒子入射粒子能量能量而而变化的关系变化的关系。一般情况下，希望一般情况下，希望灵敏