[1]Изобретение относится к технике регистрации ядерного излучения, а именно к регистрации с использованием газовых координатно-чувствительных детекторов, работающих в лавинном режиме, и может быть использовано в ядерной физике, в промышленности при дефектоскопии изделий, в медицине: в рентгеноскопии, в позитронной томографии и исследованиях с мечеными атомами, а также при визуализации слабых световых потоков большой площади.
[2]Известен многоканальный газовый электронный умножитель [А.Ф.Бузулуцков ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ КАСКАДНЫХ ГАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ (ОБЗОР). Вестник НГУ. Серия: Физика. 2008. Том 3, вып.3, с.60], содержащий два одинаковых металлических тонких плоских параллельных электрода, выполненных с зазором между ними и с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода и имеющими размеры и шаг между ними близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода. Зазор между электродами заполнен диэлектриком с отверстиями, совпадающими с отверстиями в электродах. Недостатками такого электронного умножителя, являются сложность в изготовлении электродов, ненадежность умножителя в эксплуатации из-за случайных пробоев по поверхности диэлектрика в отверстиях, приводящих к выходу умножителя из строя, а также натекание электрических зарядов на стенки отверстий умножителя, что приводит к его нестабильной работе вследствие изменения величины напряженности электрического поля в отверстиях.
[3]Также известен газовый микроколодезный электронный умножитель [Лелюхин А.С. и др. ГАЗОВЫЙ МИКРОКОЛОДЕЗНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ. Патент РФ №2246739 (16.06.2003), G01T 1/28], содержащий, размещенные в газовой среде одинаковые металлические тонкие плоские параллельные электроды, выполненные с зазором между ними, заполненным диэлектриком и с отверстиями в электродах и диэлектрике, расположенными по всей площади каждого электрода, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода. Недостатками такого электронного умножителя, являются его ненадежность в эксплуатации из-за случайных пробоев по поверхности диэлектрика в отверстиях, приводящих к выходу умножителя из строя, а также сложность в изготовлении.
[4]Наиболее близким техническим решением - прототипом изобретения является многоканальный газовый электронный умножитель (МГЭУ) [Б.М.Овчинников и др. «Многоканальный газовый электронный умножитель». Патент РФ №241738 4 (11.03.2010), G01T 1/00], содержащий размещенные в газовой среде одинаковые металлические плоские параллельные электроды, выполненные тонкими металлическими нитями в виде двух слоев полос с шириной и расстоянием между полосами близкими к величине зазора между электродами, заполненного газом, причем полосы одного слоя в электроде расположены ортогонально полосам другого слоя и вместе образуют прямоугольные отверстия, расположенные равномерно по всей площади каждого электрода, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода.
[5]Недостатком такого многоканального газового электронного умножителя является его невысокая механическая прочность, приводящая в условиях механических шумов к микрофонному эффекту, затрудняющему регистрацию полезных сигналов.
[6]Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении механической прочности каждого электрода умножителя путем изготовления его из металлической пластины с созданием отверстий в нем механическим путем, либо травлением.
[7]Технический результат достигается тем, что в многоканальном газовом электронном умножителе, содержащем два одинаковых металлических тонких плоских параллельных электрода, с зазором между ними, заполненным газом, и с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода, и имеющими размеры и шаг между ними, близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода, в отличие от прототипа, электроды выполнены из металлического листа с толщиной, меньшей величины зазора между электродами и имеющего отверстия круглой или прямоугольной формы, с расстоянием между центрами соседних отверстий равным 1,2-1,5 размера отверстия.
[8]Сущность заявленного многоканального газового электронного умножителя поясняется прилагаемыми чертежами.
[9]На Фиг.1 показан многоканальный газовый электронный умножитель изготовленный из титановых пластин толщиной 0,5 мм: а - вид спереди в разрезе, б - вид сверху.
[10]На Фиг.2 показана камера для испытаний многоканального газового электронного умножителя.
[14]4 - многоканальный газовый электронный умножитель.
[15]5 - резистивный делитель.
[16]На Фиг.3 показан газовый электронный умножитель, сетки которого были изготовлены путем травления через маску квадратных отверстий на никелевой фольге.
[17]На Фиг.4 показана конфигурация силовых линий электрического поля многоканального газового электронного умножителя при расстоянии между центрами соседних отверстий равном 1,2-1,5 размера отверстия.
[18]Возможность осуществления заявленного многоканального газового электронного умножителя подтверждается следующими пояснениями и примерами.
[20]Электроды многоканального газового электронного умножителя были изготовлены из листового титана толщиной 0,5 мм с отверстиями, просверленными сверлом диаметром 1 мм (Фиг.1).
[21]Испытания многоканального газового электронного умножителя осуществлялись в камере Фиг.2, заполненной газом. Зазор 3-4 является ионизационным, в нем происходят взаимодействия регистрируемых элементарных частиц с образованием электрон-ионных пар. Электроны ионизации транспортируются электрическим полем через газовую среду в отверстия МГЭУ, в которых под воздействием электрического поля с напряженностью 10-30 кВ×см-1 происходит их лавинное размножение с коэффициентом 102-105, с последующей их транспортировкой через индукционный зазор на регистрирующий анод камеры, который имеет ячеистую структуру для получения разрешения по х,y-координатам.
[22]При заполнении камеры, содержащей многоканальный газовый электронный умножитель диаметром 3 см, газом неон под атмосферным давлением, и облучении ионизационного зазора β-частицами Ni63 (~60 кэВ) получен максимальный коэффициент пропорционального размножения электронов равный 104.
[23]В отличие от прототипа, данное устройство не реагировал на шумовые помехи, примерно на порядок большие по амплитуде, чем при испытании прототипа.
[25]На Фиг.3 показан многоканальный электронный умножитель, сетки которого были изготовлены путем травления через маску квадратных отверстий на никелевой фольге.
[26]При заполнении камеры для испытаний (Фиг.2) неоном при регистрации β-частиц Ni получен коэффициент размножения электронов равный 103.
[27]Расстояние между центрами соседних отверстий большее величины 1,2 размера отверстия МГЭУ выбрано, исходя из необходимости получения между отверстиями фокусирующей конфигурации силовых линий электрического поля (Фиг.4).
[28]При расстоянии между центрами соседних отверстий меньшим 1,2 размера отверстия, силовые линии в зазоре между электродами в основном замыкаются на сетку и размножение электронов происходит в неоднородном поле на сетке, с частичной передачей полученного заряда в индукционный зазор за счет фотонного и электростатического механизмов [B.M.Ovchinnikov, V.V.Parusov., "Investigation of the proportional discharge mechanism in non electronegative gases", Nucl. Instr. Mem., A485, No.3 (2002)539].
[29]При расстоянии между центрами соседних отверстий большим 1,5 размера отверстия эффективность детектирования электронов из ионизационного зазора уменьшается из-за частичных замыканий силовых линий из ионизационного зазора на верхнюю сетку многоканального газового электронного умножителя..
[30]Многоканальные газовые электронные умножители могут найти применение в экспериментальной физике элементарных частиц, в промышленности при дефектоскопии изделий, в медицине и в больших световых экранах.
