气体探测器篇电荷收集过程与工作模式

气体探测器通过收集射线在气体中产生的电离电荷来探测辐射。换句话来说，探测器也就是电荷的收集器，它通常由高压电极和收集电极组成。

首先射线使电极之间的气体电离，生成的电子和正离子在高压电场的作用下分别向正负电极漂移，最后收集到电极上。

收集的电离离子对数目与外电压的关系如下图所示，共分为6个区域，下面分别介绍：

1，复合区：当外加电压很小时，离子的漂移速度很小，电子的吸附、扩散、复合效应起主要作用，这使得电子和正离子数目减少，因而电极上收到的离子对数目低于统计平均值N。

2，饱和区：当电压继续增大时，离子的漂移速度也增大，发生复合和扩散的概率变小，被收集到的电荷逐渐增多，当电压达到某一值时，基本上不存在复合效应。这时电离的离子数N全部被收集，达到饱和。继续增大电压时，收集的离子数目不再增加。因此该区域可以用于测量入射带电粒子的能量，电离室就是工作在该区域。

3，正比区：当电压继续增大后，电场强度足以使被加速的电子进一步引起气体电离，离子对数将倍增至原电离的10-104倍，此种现象称为气体放大，倍增的系数称为气体放大系数，它随电压增大，但电压固定时气体的倍增系数恒定。

4，有限正比区：电压继续增大时，由于气体放大系数过大，开始出现空间电荷效应，抵消了部分电场强度，使得气体放大倍数相对减小，这时气体放大倍数不是恒定的，而是与原电离有关，原电离越大，这种影响就越大。

5，盖革计数区：继续增大电压时，倍增更加猛烈，电流猛增形成自激放电。此时电流强度与原电离无关，不同入射粒子的工作曲线重合，原电离对放电只起“点火”的作用，但每次放电后必须猝熄，才能作为射线探测器。工作在该区域的探测器称为G-M计数器。

6，放电区：当外加电压继续增大时，气体进入连续放电模式，并有光产生，利用这一特性，设计出了流光室、火花室等探测器。

综上可知，电离室、正比计数器、G-M计数器基本结构和组成部分相似，只是由于工作条件不同而性能有差别，最后适用在不同的场合。