Re: [討論] 自製蓋格計數器的可能性
※ 引述《flied (libertines)》之銘言：
: ※ 引述《FlyBrother (妳曾經是我的女孩...)》之銘言：
: : 為什麼這類型的探測器要加高壓?要加多高才行? 加高壓除了把游離
: : 的電子抓往正極外,還肩負起避免氣體才剛被離子化就又立刻重新結合的任務.
: : 一般的proportional counter也可以加很大的高壓,超過Geiger-Mueller detector
: : 都行,有沒有必要罷了.高壓加大加小不是用來判斷"這是那一種探測器"的依據.
: : 普通的proportional counter加越大的高壓,訊號大小會隨著加大,但有極限,
: : 比如電壓加了兩倍,但訊號最後可能只加了1.4倍之類的,加大不會有啥效果,
: : 只要訊噪比合理就行.(訊號沒有跟著加大的其中一個原因是因為雪崩效應產生
: : 的正離子數量太多扭曲了原先的電場分佈).
: : 另外,proportional counter的氣體放大效應都是基於二次離子化,不是只有
: : Geiger-Mueller detector獨有的.
: : 我沒有說proportional counter不可得知入射粒子特性.通常alpha作用
: : 區域較小,容易一口氣放出所有能量,所以出來的訊號較集中. beta會撞來撞去,
: : 不斷因為發生康普敦效應慢慢放出能量,所以出來的訊號時間上比較寬.
: 我本來所知道的概念
: 大概像是 http://openticle.com/page/20/
: 裡面圖6
: Geiger detector作用的區域
: 加的高壓要到 1000V以上
: proportional region大概就是 300V 到 1000V
: 不過圖8跟Glenn Knoll書上也有圖說明到
: 為了要有好的Gas Muliplication Factor
: proportional counter可作用在 1000V~ 3000V
: 不過我不了解為什麼可以加到這麼高壓
: 而作用不會變成Geiger Muller region ?
圖六是很典型的proportional counter訊號與外加電壓的圖.
他第一句話就說:"The relationship between the applied voltage and
pulse height in a detector is very complex. "
而且要注意幾件事,他內文說:"Figure 6 illustrates ion pairs collected
-vs- applied voltage". 這只是一張舉例用的圖,它沒有提到在畫這張圖
的時候管子裡面塞了什麼東東. 而且其實proportional counter的構型
有很多,如之前所說有針狀的,甚至也有平板狀的.不同的幾何構造會形成
不同的電場分佈與梯度,即便施加的電壓都一樣.這張圖是for general purpose,
不用太在意它x軸上的數字. "原則上",這類的探測器加大電壓訊號都會變大,
但要加多大是需要跟周遭儀器搭配的,也在乎你想"看到"的物理是什麼,你要偵測
高能量的事例還是低能量的?若是我想看到稀有的高能量事例但系統飽和了怎麼辦?
若是我想看低能量的事例但儀器的噪聲本身跟這低能量訊號差不多大怎麼辦?
加大電壓可以讓你看清楚低能量的事例,但一旦高能量事例來了就會飽和而失去
資訊.但若為了看高能量事例而減低電壓,低能量事例就幾乎看不到了.
沒有公式直接告訴你什麼形狀什麼尺寸的什麼探測器要加多大訊號,多一伏
少一伏都不行. 這都要去試!! 就算我們買了兩支一模一樣的探測器,基於實驗
環境與研究對象不同,我也不會跟你加一樣大的電源.
"The relationship between the applied voltage and pulse height in a
detector is very complex."
: : Geiger detector所含的氣體大部分是惰性氣體沒錯,但並不是100%滿滿都裝著
: : 惰性氣體.
: : 通常一個探測器擺著,什麼鬼都會來撞它,你所謂"如果要探測某一類型的粒子"
: : 這句話不甚精確.因為探測器不能阻止特定粒子不要來撞它,而只接收其他粒子.
: : 這些都是要在外部完成,比如要阻擋中子,要在探測器外罩上石蠟或是聚乙烯.
: : scintillation counter對於alpha有明顯的鑑別,但對於beta和gamma鑑別度非常
: : 差(尤其能量低的時候),整體能量解析度也差.還有HPGE不是閃爍探測器,它屬於
: 所以是應用在什麼情形會利用scintillation counter好的特性來鑑別alpha ?
: 因為我碰過的情況
: 例如解析度較低的MCA和TLC detector探頭量測光子
: 都會用scintillator
: SPECT, PET imaging 量測光子訊號也是用scintillator
: : 半導體探測器. 典型的閃爍探測器如:CsI,NaI,氣體閃爍(proportional counter的
: : 一種),塑料閃爍體,礦油,我聽過最炫的是液態氙.
: sorry, 抱歉我連HPGE是半導體偵檢器都講錯!
: 因為FLy大本來說
: Geiger-Mueller detector 裡加鹵素(BF3)主要是探測熱中子
: 但是我了解探測熱中子就是需要得到pulse height spectrum
: 然後再接其他儀器把哪些能量不是熱中子作用的去除
: 只計算由熱中子和填充物作用產生的
: 所以不會用Geiger detector
: 上面連結的網頁也有在說明Geiger detector那註釋
: Because the same size pulse is produced regardless of the amount of initial
: ionization, the G-M counter cannot distinguish radiation of different
: energies or types. This is the reason G-M counters are not adaptable for use
: as neutron detectors.
: Fly大可以說明解惑一下嗎？
: 感謝
scintillation counter用途很廣,當然探測輻射能譜是其一,或是韓國的
地下暗物質實驗室Y2L用的就是CsI,連周遭的反康普敦(anti-Compton)設備也是
閃爍探測器,礦油的樣子.中國四川景屏的暗物質實驗(CDEX),高純鍺探測器
(最核心的探測器,台灣借給他們的)外面也罩了一層CsI(韓國借給他們的),
上方還有塑料閃爍體測宇宙射線.台灣中研院物理所TEXONO團隊的高純鍺探測器
(比大陸那台好N倍)外面罩的則是NaI.這些都是scintillation counter.
像微中子或暗物質這類需要極力壓低周遭環境能譜的實驗,好的波形鑑別
就很重要. alpha會貢獻能譜的部份count rate,也就是抬高能譜,
把這種alpha的事例藉由其波形鑑別抓出來,從能譜中拿掉是很重要的事.
這都是你問的scintillation counter及其鑑別能力在高能物理中的應用.
至於G-M counter量中子這件事,原則上你說得沒錯,他很少用來量中子,
因為cross section很低.如果用BF3的話可以提高cross section但這種物質
在你那張圖的proportional region很活潑,甚至比G-M region還活潑.但有個
好處就是,neutron-induce的事例大多帶有較高電壓的訊號,很容易鑑別.
所以還是可以測. 通常,你不會遇到超高中子通量的環境,你不會有命
在那邊量東量西,就算是專門的中子探測器大多的事例也是gamma.至少
G-M counter還可以稍稍量一下,有很好的鑑別度,也算不錯了.
你上面引用的那段話"cannot distinguish ....."應該是指在G-M region
不行鑑別中子訊號,但在其他區加上BF3還是可以的.
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04/07 13:55, , 1F
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