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Le camere proporzionali sono generalmente usate per la rivelazione di raggi
X di bassa energia dell'ordine di pochi KeV e di elettroni di bassissima
energia.
Di solito i gas utilizzati sono mantenuti a pressione atmosferica, ma possono
essere utilizzate pressioni più alte per poter accrescere la densità e quindi
l'efficienza del rivelatore.
Geometria del rivelatore
Le configurazioni di questi rivelatori possono
essere diverse, purché venga applicata una differenza di potenziale tra i due
elettrodi capace di far lavorare il dispositivo nella regione
C della curva segnale d'uscita-potenziale. In tale regione gli elettroni creati per
ionizzazione vengono accelerati
verso l'anodo producendo una valanga di elettroni lungo il loro cammino.
Utilizzando una geometria piana la
ionizzazione totale dipenderà dalla lunghezza del percorso e dal punto in cui
la ionizzazione è avvenuta. Per eventi con la stessa energia, quindi,
l'ampiezza del segnale varierà con la posizione, perdendo così la relazione
fra segnale ed energia persa.
Questo problema può essere risolto utilizzando particolari griglie
o una geometria cilindrica. In quest'ultimo caso il campo varia come 1/r, cioè debole per grandi r, intenso per
piccoli r. Se la differenza di potenziale è opportunamente scelta, gli ioni e
gli elettroni creati nel volume cilindrico saranno semplicemente trainati verso
i rispettivi elettrodi. In prossimità dell'anodo, invece, ci sarà una
differenza di potenziale opportuna per permettere la moltiplicazione, che
dipenderà dalla radiazione incidente.
Scelta del gas di riempimento
La scelta del gas per un contatore proporzionale è regolata da molti
fattori: basso voltaggio di lavoro, alto guadagno e buona proporzionalità. Di
solito queste caratteristiche sono ottenute da una miscela di gas piuttosto che
da un singolo gas.
I gas nobili sono quelli preferiti per i bassi voltaggi, in quanto richiedono
bassissimi campi elettrici per la formazione di valanghe. Il più utilizzato è
l'argon per il suo basso costo e l'alta ionizzazione specifica anche se ha come
svantaggio quello di essere facilmente eccitato e quindi di rilasciare fotoni
energetici capaci di ionizzare e creare nuove valanghe. Per ovviare questo
problema lo si addiziona con gas poliatomici come il metano o l'alcool. Possono
essere utilizzati anche gas inorganici, come CO2 e il BF3,
che assorbono i fotoni irradiati e poi dissipano l'energia attraverso
dissociazioni o collisioni elastiche.
Oggi più che singole camere proporzionali si utilizzano delle particolari
strutture con accostamenti di più camere proporzionali all'interno dello stesso
volume gassoso, come:
Rivelatori
a gas
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