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Durch Anregungsprozesse entstehen im Zählgas Photonen, die wie beim Proportionalzählrohr Sekundärelektronen aus dem Elektrodenmaterial auslösen. Diese Elektronen werden im elektrischen Feld beschleunigt und ionisieren weitere Gasmoleküle. |
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Die positiven Ionen bilden um den Zähldrat einen Ionenschlauch, der sich zur Kathode bewegt. Die positive Raumladung des Ionenschlauches vermindert die elektrische Feldstärke, so daß die Entladung in Zähldrahtnähe zunächst zur Ruhe kommt. Erreichen die positiven Ionen die Kathode, so lösen sie hier weitere Sekundärelektronen aus, die infolge des inzwischen wieder angestiegenen elektrischen Feldes beschleunigt werden und eine erneute Gasionisation hervorrufen. |
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Es würde sich auf diese Weise eine Dauerentladung ausbilden, falls nicht durch geeignete Wirkungsmechanismen ein Abbruch der Entladung erzwungen würde. Erst nach Abbruch der Entladung ist das Zählrohr zur Registrierung eines neuen ionisierenden Teilchens bereit. Die entstehenden Spannungsimpulse haben alle die selbe Form, unabhängig von der primären Ionisierungsintensität.
Die ersten von Geiger und Müller entwickelten Zählrohre wurden im Auslösebereich betrieben. Auslösezähler werden deshalb auch Geiger-Müller-Zähler genannt.
Je nach Art des zum Abbruch führenden Wirkungsmechanismus unterscheidet man zwischen nichtselbstlöschenden und selbstlöschenden Auslösezählern.
Nicht-selbstlöschende Zählrohre
Beim nicht-selbstlöschenden Zähler wird der Abbruch der Gasentladung durch einen äußeren Regelkreis erzwungen. Im einfachsten Fall besteht dieser aus einem hochohmigen Arbeitswiderstand. Durch den Spannungsabfall am Arbeitswiderstand wird die Zählrohrspannung unter die Einsatzspannung herabgesetzt. Die Entladung bricht ab, und am Zählrohrausgang ensteht ein elektrischer Impuls.
Selbstlöschende Zählrohre
Bei selbstlöschenden Zählrohren verwendet man als Füllgas ein- oder mehratomige Gase. Der Zusatz von mehratomigen Gasen oder Dämpfen kann den Entladungsmechanismus entscheidend beeinflussen und zu einer selbstständigen Löschung der Gasentladung führen.
Der Löschvorgang beruht auf der Absorption der UV-Photonen durch mehratomige Gase und Dämpfe, man spricht daher auch vom Löschgas. Dadurch wird die Photonenzahl entsprechend verringert und die Auslösung von Sekundärelektronen aus dem Elektrodenmaterial weitgehend unterbunden.
Halogene (als Halogene werden die Elemente der 7. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente bezeichnet; zu ihnen zählen: Fluor, Chlor, Brom, Jod, Astatin) eignen sich neben verschiedenen organischen Verbindungen auch als Löschsubstanz für Zählrohre. Im Gegensatz zu Auslösezählern mit organischen Zusätzen haben Halogenzählrohre eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer.
Charakteristika von Auslösezählern
Der Auslösebereich beginnt bei der sogenannten Einsatzspannung Ue. Diese hängt von der Zusammensetzung des Füllgases sowie von den geometrischen Eigenschaften des Zählrohres ab. Maßgebend für die von einem Auslösezähler pro Zeiteinheit registrierbare Teilchenzahl ist die Totzeit (die Zeit von der Auslösung des Impulses bis zum Erreichen der Einsatzspannung Ue) Solange die Gasentladung aufrecht erhalten wird, kann kein neues Teilchen registriert werden. Erst nach Abbruch der Entladung, wenn die Zählrohrspannung die Einsatzspannung wieder erreicht, ist eine erneute Registrierung möglich.
Auslösezähler werden heute vorwiegend in Meß- und Überwachungseinrichtungen für den Strahlenschutz eingesetzt.
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