下列那些充氣式偵檢器可用於能譜分析：①游離腔 ②比例計數器 ③蓋革計數器

本題觀念：

充氣式偵檢器 (Gas-filled detectors) 是利用游離輻射在氣體中產生離子對的原理來偵測輻射。依據外加電壓的不同，充氣式偵檢器的工作區域主要分為游離區 (Ionization region)、比例區 (Proportional region) 及蓋革區 (Geiger-Müller region)。判斷一種偵檢器是否能進行「能譜分析 (Energy spectrometry)」，取決於該偵檢器輸出的脈衝訊號高度是否與入射輻射在偵檢器內部沉積的「能量」成正比。

選項分析

• ① 游離腔 (Ionization chamber)：正確。游離腔運作於游離區，此時外加電壓剛好足以完全收集輻射產生的初始游離對，不會引發氣體增殖作用（增殖因數恆為 1）。收集到的總電荷量直接等於輻射消耗能量所產生的總離子對數，因此輸出訊號大小與入射能量成正比。在搭配特定設計（如具有弗里施網柵 Frisch-grid 的游離腔）時，可用於高解析度的阿伐粒子 (Alpha particle) 或重離子能譜分析。
• ② 比例計數器 (Proportional counter)：正確。比例計數器運作於比例區，外加電壓較高，電子在向陽極加速移動的過程中會撞擊氣體分子產生二次游離，發生氣體增殖作用 (Gas multiplication)。在此區域內，每次游離事件的氣體增殖因數是固定的，因此最終收集到的總電荷量仍與初始游離對數保持嚴格的「正比例」關係。因為脈衝高度正比於入射能量，比例計數器廣泛應用於低能 X 射線或貝他射線的能譜分析。
• ③ 蓋革計數器 (Geiger-Müller counter)：錯誤。蓋革計數器運作於外加偏壓更高的蓋革區。在此強電場下，即使只有單一初始離子對，也會觸發沿著整個陽極絲的連續湯森雪崩 (Townsend avalanche) 效應。因此，不論入射輻射的種類或能量大小，每次測得的脈衝高度皆相同，僅與偵檢器結構及外加電壓有關。由於喪失了能量與訊號之間的線性關係，蓋革計數器完全無法分辨輻射能量，無法用於能譜分析。

答案解析

根據上述原理，①游離腔與②比例計數器的輸出訊號皆與輻射沉積能量成正比，具備能量鑑別能力，可用於能譜測量。③蓋革計數器產生的脈衝訊號恆定，不具備能量解析能力。因此可作為能譜分析的充氣式偵檢器僅包含①與②，選項 (B) 為最佳正確答案。

核心知識點

考生須熟記充氣式偵檢器電壓特性曲線上的三大主要操作區及其特性，這在放射師與輻射防護國考中為必考重點：

1. 游離腔區 (Ionization Region)：氣體增殖因數 = 1，訊號正比於輻射能量，無自發性放大，主要用於環境高劑量率準確測量或核醫科的活度計 (Dose calibrator)。
2. 比例區 (Proportional Region)：氣體增殖因數 > 1（約 $10^2 \sim 10^4$），訊號依然正比於輻射能量。適用於低能 X 射線能譜分析，並可利用波高鑑別器區分輻射種類（如同時偵測並鑑別阿伐與貝他粒子）。
3. 蓋革區 (Geiger-Müller Region)：氣體增殖因數極大（可達 $10^8$ 以上），全管發生突崩放電，訊號大小固定且不具能量鑑別力。靈敏度極高，適合用於環境輻射監測或尋找微量表面污染，但具有較長的無感時間 (Dead time)，需加入淬熄氣體 (Quenching gas)。

參考資料

1. 量測系統實驗蓋格－米勒(GM)計數器與計數統計 (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQH6-jCXzsX36FpBmtc6kZhRVHKIMJi4znEUSotUy5Jq7VGqTxW60lt6ejmbf8qKmSdPPef-9uA69JAoC7lLiyu9qJMvesZc2lzmd2sD5g__0VXP_FQZoREbh4K_sE3QXI8WlNU=)
2. 輻射偵測與分析 - 楓展貿易有限公司 (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQGiXtvKwA9YQGnrjjCzaoYG9rs-KkWaO_PU9iTsfdcAZ2XOzNiVFyYQbMS9iJ7CsRxd0nkYHtdDC1sWpLLd-WgT9z3PbFGV9vh1OwwwlWlW2H9a8oiBNtP40LGiVb4Vuz1gDE7eF12SmGdtF1mUCVX9puMqLPrKJIRuEdilVZztGtSXerX1kw1pJkV3Ran3XTjBFESXeocKdwNaWxy9ugiqRjaRjZVsQKQhUx0iYLvblPPXomnTW1dNRTefXJGgxLa5)
3. 充氣式偵檢器的特性曲線 - Qi Hong 的部落格 (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQFP8jf88S8S07oCbSzFZgXUxHkl0ALR58Xtd88JQmcTuG-HdX0yjIMo4yUprVqoIdOXA8Bh8pO1a_UjRpLsqnRKEizF1pPC270lIDODy_v9Gown7VWtxkslPE4bT8lutI3Ky8oBOCOOFcDC-AOuf8_J8Xzz)
4. 蓋格計數器- 維基百科，自由的百科全書 (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQEpxpTxF38weIUDEqjYXEnPCKEHoVtrdX3GY9wnnJLFBqKutHDkqkDz5wDhH5zNnj-YfdpJWIA8DhfuR2H6SDnGmCKcI-xtCZ7P3h-CHUYMCjLWemP4A2rBsld1RtuyaJI-lbxygxC5lAqW93Buxo86hpwGw2EWnCtiIqdqQWsqvsbu0rfl6bw=)