本發(fā)明屬于粒子探測，具體涉及一種正比放大氣體探測器。

背景技術(shù)：

1、氣體探測器是核物理探測中常用的探測器。氣體探測器根據(jù)探測器工作的約化場強(e/p,e為探測器工作區(qū)的電場,p為探測器的工作氣壓)不同，可分為氣體電離室、正比計數(shù)器等。氣體電離室的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要包括陽極、陰極、柵極、入射窗等組成部分。陽極和陰極是為了給探測器提供勻強電場。入射窗是用來隔離探測器與管道的真空狀態(tài)，保證電離室內(nèi)的工作氣體保持穩(wěn)定。在離子進(jìn)入氣體電離室并在氣體中飛行，它與探測器里的工作氣體相互作用將探測器的工作氣體電離成電子離子對，由于探測器的工作電壓較低,探測器工作在電離區(qū),電子離子對的多少與入射離子在此區(qū)域的能量損失成正比,在這個過程中電子個數(shù)沒有倍增放大。

2、探測器的粒子測量能力對于核物理研究具有重要意義,提高探測器的信噪比和提高探測器的能量分辨率是研制探測器的重要技術(shù)指標(biāo).目前常用的氣體探測器主要用來測量離子能量比較高的離子(～1mev/核子)，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，需要開展適用于低能量(～0.01mev/核子)重核素的探測器,而現(xiàn)有的氣體探測器無法滿足這些粒子的測定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種正比放大氣體探測器，用于低能量重核素的測量，具有入射粒子射程屏蔽能力同時又具有信號放大功能的氣體探測器，通過入射粒子射程的柵網(wǎng)屏蔽功能，可提高探測器的能量分辨率，通過探測器陽極短程區(qū)域的高約化場強實現(xiàn)電子正比方法，從而有效提高離子信噪比。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種正比放大氣體探測器，包括探測器殼體、入射窗、陽極、屏蔽柵網(wǎng)、柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口，所述探測器殼體內(nèi)設(shè)有陽極和屏蔽柵網(wǎng)，入射窗設(shè)置在探測器殼體的一個端面上，入射窗、屏蔽柵網(wǎng)和陽極沿探測器殼體的軸線設(shè)置，屏蔽柵網(wǎng)位于入射窗和陽極之間的適當(dāng)位置，柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口設(shè)置在探測器殼體上，柵網(wǎng)電壓接口用于給屏蔽柵網(wǎng)提供電壓，陽極電壓與信號接口用于給陽極提供電壓并接收探測器信號。

4、進(jìn)一步，所述屏蔽柵網(wǎng)的位置根據(jù)入射離子在探測器中的射程進(jìn)行設(shè)定，使入射窗與屏蔽柵網(wǎng)間的距離大于離子在探測器中的射程，利用屏蔽柵網(wǎng)屏蔽入射離子及電離產(chǎn)生的離子對探測器陽極的信號干擾。

5、進(jìn)一步，所述入射窗為幾十納米厚的薄膜。

6、進(jìn)一步，所述薄膜厚度為30nm。

7、進(jìn)一步，所述薄膜材料為si3n4。

8、進(jìn)一步，屏蔽柵網(wǎng)和陽極上施加適當(dāng)電壓，使離子的入射方向與電場方向平行。

9、進(jìn)一步，所述柵網(wǎng)電壓接口和陽極電壓與信號接口分別給屏蔽柵網(wǎng)和陽極提供適當(dāng)電壓，入射窗處于零電位，在入射窗與屏蔽柵網(wǎng)之間形成弱電場，將入射離子與氣體作用產(chǎn)生的次級電子引出并進(jìn)入屏蔽柵網(wǎng)與陽極之間形成的非均勻縱向電場區(qū)間，越靠近陽極電場越強，在陽極附近，達(dá)到一定的約化場強后電子數(shù)目開始正比放大。

10、進(jìn)一步，所述柵網(wǎng)電壓接口給屏蔽柵網(wǎng)提供的電壓為30-50v，所述陽極電壓與信號接口給陽極提供的電壓為500v。

11、進(jìn)一步，探測器充入的氣體為異丁烷或丙烷。

12、進(jìn)一步，所述探測器殼體為兩端封閉的中空圓筒狀結(jié)構(gòu)。

13、進(jìn)一步，所述探測器殼體上還設(shè)有氣壓測量儀。

14、進(jìn)一步，所述進(jìn)氣口與探測器殼體的連通位置靠近所述屏蔽柵網(wǎng)，所述出氣口與探測器殼體的連通位置靠近所述陽極。

15、進(jìn)一步，所述陽極的外表面為球形設(shè)計，在沿軸向球半徑1/4處做平面處理，確保在陽極表面形成理想的等勢面，實現(xiàn)信號的放大。

16、進(jìn)一步，所述陽極的直徑與探測器殼體內(nèi)徑的比例為1∶1.6～1∶2。

17、進(jìn)一步，所述陽極材質(zhì)為無氧銅。

18、本發(fā)明的有益效果如下：

19、1、屏蔽了入射離子及電離產(chǎn)生的離子對探測器陽極的信號干擾，提高了探測器的能量分辨率；

20、2、采用縱向非均勻電場結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅能實現(xiàn)了信號的正比放大同時也可以收集入射離子產(chǎn)生的所有電子，提高了探測器的信噪比；

21、3、實現(xiàn)低能量重核素測量，解決了無法實現(xiàn)低能量重核素測量的難題，提供了一種高質(zhì)量的新型探測器。

技術(shù)特征：

1.一種正比放大氣體探測器，包括探測器殼體、入射窗、陽極、屏蔽柵網(wǎng)、柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口，其特征在于：所述探測器殼體內(nèi)設(shè)有陽極和屏蔽柵網(wǎng)，入射窗設(shè)置在探測器殼體的一個端面上，入射窗、屏蔽柵網(wǎng)和陽極沿探測器殼體的軸線設(shè)置，屏蔽柵網(wǎng)位于入射窗和陽極之間的適當(dāng)位置，柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口設(shè)置在探測器殼體上，柵網(wǎng)電壓接口用于給屏蔽柵網(wǎng)提供電壓，陽極電壓與信號接口用于給陽極提供電壓并接收探測器信號。

2.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述屏蔽柵網(wǎng)的位置根據(jù)入射離子在探測器中的射程進(jìn)行設(shè)定，使入射窗與屏蔽柵網(wǎng)間的距離大于離子在探測器中的射程，利用屏蔽柵網(wǎng)屏蔽入射離子及電離產(chǎn)生的離子對探測器陽極的信號干擾。

3.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述入射窗為幾十納米厚的薄膜。

4.如權(quán)利要求3所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述薄膜厚度為30nm。

5.如權(quán)利要求3所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述薄膜材料為si3n4。

6.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：屏蔽柵網(wǎng)和陽極上施加適當(dāng)電壓，使離子的入射方向與電場方向平行。

7.如權(quán)利要求6所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述柵網(wǎng)電壓接口和陽極電壓與信號接口分別給屏蔽柵網(wǎng)和陽極提供適當(dāng)電壓，入射窗處于零電位，在入射窗與屏蔽柵網(wǎng)之間形成弱電場，將入射離子與氣體作用產(chǎn)生的次級電子引出并進(jìn)入屏蔽柵網(wǎng)與陽極之間形成的非均勻縱向電場區(qū)間，越靠近陽極電場越強，在陽極附近，達(dá)到一定的約化場強后電子數(shù)目開始正比放大。

8.如權(quán)利要求6或7所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述柵網(wǎng)電壓接口給屏蔽柵網(wǎng)提供的電壓為30-50v，所述陽極電壓與信號接口給陽極提供的電壓為500v。

9.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：探測器充入的氣體為異丁烷或丙烷。

10.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述探測器殼體為兩端封閉的中空圓筒狀結(jié)構(gòu)。

11.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述探測器殼體上還設(shè)有氣壓測量儀。

12.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述進(jìn)氣口與探測器殼體的連通位置靠近所述屏蔽柵網(wǎng)，所述出氣口與探測器殼體的連通位置靠近所述陽極。

13.如權(quán)利要求1所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述陽極的外表面為球形設(shè)計，在沿軸向球半徑1/4處做平面處理，確保在陽極表面形成理想的等勢面，實現(xiàn)信號的放大。

14.如權(quán)利要求13所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述陽極的直徑與探測器殼體內(nèi)徑的比例為1∶1.6～1∶2。

15.如權(quán)利要求13所述的正比放大氣體探測器，其特征在于：所述陽極材質(zhì)為無氧銅。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于粒子探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正比放大氣體探測器，包括探測器殼體、入射窗、陽極、屏蔽柵網(wǎng)、柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口，所述探測器殼體內(nèi)設(shè)有陽極和屏蔽柵網(wǎng)，入射窗設(shè)置在探測器殼體的一個端面上，入射窗、屏蔽柵網(wǎng)和陽極沿探測器殼體的軸線設(shè)置，屏蔽柵網(wǎng)位于入射窗和陽極之間的適當(dāng)位置，柵網(wǎng)電壓接口、陽極電壓與信號接口、進(jìn)氣口和排氣口設(shè)置在探測器殼體上，柵網(wǎng)電壓接口用于給屏蔽柵網(wǎng)提供電壓，陽極電壓與信號接口用于給陽極提供電壓并接收探測器信號。屏蔽了入射離子及電離產(chǎn)生的離子對探測器陽極的信號干擾，提高了探測器的能量分辨率；實現(xiàn)了信號的正比放大同時也提高了探測器的信噪比。

技術(shù)研發(fā)人員：何明,修誠利,趙慶章,張文慧,李建良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國原子能科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17