112年:放射器材(2)
下列何者為充氣式偵檢器採用非電負性氣體(nonelectronegative gas)的主要目的?
A避免離子再結合(ion recombination)
B避免連續氣體放電(continuous gas discharge)
C避免氣體增殖(gas multiplication)
D避免空間電荷效應(space charge effect)
詳細解析
本題觀念
充氣式偵檢器(Gas-filled detectors,包含游離腔、比例計數器、蓋革計數器等)是利用游離輻射在氣體中產生的游離對(自由電子與正離子)來進行測量。在選擇填充氣體時,通常會使用「非電負性氣體(nonelectronegative gas)」,例如氬氣(Ar)或氦氣(He)等惰性氣體。
若使用電負性氣體(如氧氣、水氣或鹵素氣體),氣體分子極易捕捉游離產生的自由電子,形成「負離子(negative ions)」。由於離子的質量遠大於電子,負離子的漂移速度(drift velocity)極慢,僅約為自由電子的千分之一。若電子被捕捉形成慢速的負離子,會導致正、負離子大量滯留於偵檢器空間內,產生嚴重的「空間電荷效應(space charge effect)」。空間電荷效應會扭曲或抵銷偵檢器內部的有效電場,嚴重影響電荷收集與氣體增殖的穩定性。
選項分析
- (A) 避免離子再結合(ion recombination):錯誤。雖然非電負性氣體能讓電子快速移出,間接減少電子與正離子再結合的機率,但「避免離子再結合」最主要的手段是「提高外加操作電壓」以加速電荷收集。選用非電負性氣體的首要考量在於避免空間中累積慢速負電荷。
- (B) 避免連續氣體放電(continuous gas discharge):錯誤。為了避免游離輻射引發連續放電(常見
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