下列何種劑量計最需添加焠熄氣體？

本題觀念：

此題測驗氣體偵測器 (gas-filled detectors) 的基本工作原理及各操作區域的特性。當游離輻射進入充氣式偵測器時，會與氣體作用產生「電子-正離子對」。在不同的外加電壓下，氣體偵測器可分為游離腔區、比例區、蓋革區等。其中在「蓋革區」操作的蓋革計數器（Geiger-Müller counter）由於外加電壓極高，會產生全管性的氣體增殖與「突崩效應（Avalanche）」。若無適當機制介入，會產生連續放電現象，導致無法偵測下一個輻射事件，因此「焠熄（Quenching）」的機制對於蓋革計數器最為必須且關鍵。

選項分析

(A) 游離腔 (Ionization chamber)：錯誤。游離腔操作於「游離腔區」，其外加電壓僅足以收集輻射產生的初級「電子-正離子對」，並未產生氣體增殖效應（無突崩效應）。因此沒有二次電子造成的連續放電問題，不需要添加焠熄氣體。

(B) 比例計數器 (Proportional counter)：錯誤。比例計數器操作於「比例區」，外加電壓較游離腔高，會產生局部性的氣體增殖效應。雖然比例計數器常使用的 P-10 氣體（90% 氬氣 + 10% 甲烷）中，甲烷的作用也類似於吸收紫外線的焠熄作用以限制突崩範圍，但其突崩效應僅限於局部。相較之下，蓋革計數器的全管性突崩所造成的連續放電問題更為嚴重且具破壞性，因此蓋革計數器「最需」添加焠熄氣體。

(C) 蓋革計數器 (Geiger-Müller counter)：正確。蓋革計數器操作於「蓋革區」，電壓極高。單一游離事件就會引發全管性的氣體突崩效應（Townsend avalanche）。當大量移動緩慢的正離子最終撞擊陰極管壁時，會釋放出二次電子，從而引發下一次突崩，造成「連續放電（Continuous discharge）」。為了防止這種現象產生假訊號並使偵檢器恢復偵測能力，必須在偵測氣體中添加「焠熄氣體」（通常為鹵素氣體或有機分子），藉由焠熄氣體吸收正離子的能量並發生解離，來中止連續放電。

(D) 閃爍偵檢器 (Scintillation detector)：錯誤。閃爍偵檢器的工作原理是利用游離輻射激發閃爍體（晶體、液體或塑膠）產生可見光，再由光電倍增管（PMT）放大訊號，其內部並無氣體放電現象，故不需要添加「焠熄氣體」。(註：液態閃爍計數中雖有「焠熄作用 (Quenching)」一詞，指的是發光效率降低的干擾現象，與氣體偵測器中添加焠熄氣體的作用截然不同)。

答案解析

綜合上述分析，游離腔不發生突崩效應；比例計數器僅發生局部突崩；閃爍偵檢器並非氣體游離偵測器；而蓋革計數器會發生全管性的突崩效應。在蓋革計數器中，一旦發生游離就會導致連續放電，使得偵測器無法停止並進入過長的無感時間（Dead time）。因此，為了及時終止放電，讓計數器能偵測下一個輻射事件，蓋革計數器是所有輻射偵測儀器中最需要添加「焠熄氣體」（內焠熄）或使用外部焠熄電路的設備。故正確答案為 (C)。

核心知識點

醫事放射師國考中，關於輻射度量與氣體偵測器的考點非常固定，考生務必掌握以下重點：

1. 充氣式偵檢器六大工作區域：復合區、游離腔區（游離腔）、比例區（比例計數器）、限比例區、蓋革區（蓋革計數器）、連續放電區。
2. 蓋革計數器（GM Counter）特性：
   • 無法鑑別輻射種類與能量：因不論入射輻射能量多寡，每次觸發產生的輸出脈衝大小皆相同。
   • 無感時間（Dead time）：具有所有偵測器中最長的無感時間（約 50~100 $\mu s$）及復原時間。
   • 焠熄（Quenching）機制：必須使用來防止連續放電產生假訊號。包含「外焠熄」（放電後短暫降低高壓）與「內焠熄」（添加焠熄氣體，如鹵素氣體：氯、溴；或有機氣體：酒精等）。
3. 比例計數器特性：可區分輻射種類（如鑑別 $\alpha$ 與 $\beta$ 粒子），常用氣體為 P-10 gas（90% Ar + 10% 甲烷）。
4. 閃爍偵檢器特性：利用閃爍體發光原理，NaI(Tl) 常被用於加馬射線能譜分析。

參考資料

1. Detecting radioactivity – the Geiger Muller Tube - Pass My Exams (https://www.passmyexams.co.uk/GCSE/physics/geiger-muller-tube.html)
2. 充氣式偵檢器的特性曲線 - Qi Hong 的部落格 (http://qihong0214.blogspot.com/2013/01/blog-post_6251.html)