2. DETEKTORY GAZOWE 

        Jednym z najstarszych urządzeń służących do rejestrowania jonizacji w gazie jest gazowy licznik proporcjonalny. Detektor ten, którego schemat został przedstawiony na rysunku 2.1, ma symetrię cylindryczną i składa się z drutu o promieniu r_a  umieszczonego w środku rury o promieniu r_c.

Rysunek 2.1 Schemat działania gazowego licznika proporcjonalnego.

       Wewnętrzny drut utrzymywany jest na potencjale dodatnim (anoda), a otaczająca go rura na potencjale ujemnym (katoda). Jeżeli różnica potencjałów pomiędzy anodą i katodą wynosi U₀ to natężenie pola elektrycznego E(r) oraz potencjał V(r) wyrażają się następującymi wzorami:

        Uwolniony w procesie jonizacji gazu elektron będzie dryfował w kierunku anody, po dotarciu do której może wytworzyć ujemny impuls elektryczny. Impuls będzie możliwy do zarejestrowania jedynie wtedy, gdy blisko drutu zajdzie proces wzmocnienia gazowego w silnym polu elektrycznym (patrz rozdział 5), którego wartość ustala się poprzez odpowiednią regulację natężenia pola elektrycznego . Zakres dostępnych napięć, a zatem i wzmocnień gazowych, zależy od składu użytej mieszanki gazowej. Jony dodatnie, które mają mniejszą ruchliwość niż elektrony, będą przyciągane przez katodę, co także może spowodować pojawienie się możliwego do zarejestrowania impulsu elektrycznego. W liczniku tym całkowita liczba jonów docierających do anody jest wprost proporcjonalna do liczby pierwotnych elektronów stąd nazwa „liczniki proporcjonalny”.

        Zasada działania pojedynczego licznika proporcjonalnego została wykorzystana przez G. Charpaka do budowy wielodrutowej komory dryfowej MWPC (Multiwire Proportional Chamber). Ten zbudowany po raz pierwszy w 1968 roku detektor składa się z wielu równoległych drutów anodowych, które działają jak niezależne detektory i są naciągnięte w płaszczyźnie pomiędzy dwoma płaszczyznami katodowymi. Komora MWPC ma taki układ pola elektrycznego, że w większości obszaru aktywnego jest jednorodne pole elektryczne (rysunek 2.2), a zatem prędkość dryfu elektronów i jonów pozostaje tu stała (patrz rozdział 4). Blisko drutów anodowych pole staje się niejednorodne i na tyle silne, by mógł zajść proces wzmocnienia gazowego (patrz rozdział 5). Do kształtowania pola elektrycznego służą płaszczyzny katodowe, które są utrzymywane na odpowiednim potencjale.

Rysunek 2.2 Wielodrutowa komora proporcjonalna. a) Przekrój poprzeczny komory. b) Rozkład linii sił pola elektrycznego w detektorze.

        W tym detektorze, który jest wypełniony substancją czynną (np. gazem), uwolnione w procesie jonizacji elektrony dryfują ze stosunkowo niewielką prędkością pod wpływem jednorodnego pola elektrycznego w kierunku komór proporcjonalnych, gdzie są rejestrowane. Zazwyczaj cząstka nie zatrzymuje się w detektorze, zostawia natomiast ślad w postaci zjonizowanych atomów lub cząsteczek gazu . Znając prędkość dryfu można zrekonstruować tor cząstki naładowanej wewnątrz detektora. 

  [8]

Więcej informacji na temat zasady działania liczników gazowych znajduje się w rozdziałach: 3, 4 oraz 5.