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第8章 神秘的光电倍增管

科学家们在对原子结构的早期研究中,闪烁方法曾发挥过重要的作用。20世纪初,卢瑟福在进行e粒子散射实验时发现,粒子通过金箔发生散射后,打在闪烁材料制作的光屏上,就可引起闪烁。于是卢瑟福等人就借助放大镜或显微镜,在暗室中用肉眼观测闪烁次数来计数。这种方法现在看上去极为原始,但却被科学家们使用了四分之一个世纪,它在早期原子结构的探索中起过很大的作用。

到了20世纪30年代,由于盖革计数器得到了极大的改进,气体放电计数管技术获得很大发展,随之取代了目测闪烁方法,以至于目测闪烁法成了一个历史名词,并被人们搁置了15年之久。

然而,到了20世纪40年代,闪烁方法又被人们重新提起。这首先得益于光电倍增管技术的发展。在第二次世界大战期间,由于战争的需求,光电信增管被用于噪声发生器,以达到对雷达实施干扰的目的。这大大刺激了光电倍增管的大量生产与应用。但战争一结束,光电倍增管的用量也就大大减少了,因此,就造成光电倍增管的大量积压。

虽然光电倍增管一时“失宠”了,然而科学家们却看上了这种光电器件,科学家们发现它对一些弱光表现出了很大的灵敏性,将它与硫化锌闪烁体一起使用,就构成了一种新型的探测装置。就这样,这种新的探测装置又使闪烁方法“复活”

了,它又成了研究原子核物理学的重要实验手段。

闪烁计数器比盖革计数器要复杂一些,它是由两部分组成的。它的上半部分是涂有荧光物质的圆筒,进入管中的粒子,打在荧光物质上就会发出闪光,这有利于科学家们的观察。

它的下半部分是一个密封的圆筒,筒内安装有10~12个阴极板。在闪烁计数器中,它是人们观察荧光的眼睛,名叫“光电倍增管”。

闪烁计数器记数的方法与盖革计数器不同。一旦有粒子射入闪烁计数器中,打到荧光物质上产生荧光。这荧光照射到光电倍增管的阴极板上,就会有光电子释放出来。这些光电子在电场中被加速,获得一定能量后,紧接着又打在下一个相邻的阴极板上,又有新的电子产生。由于光电倍增管中有多个电极,在电子连续作用下,瞬间就会产生众多的电子,光电倍增管的作用正在于此。于是向外电路输出一个很强的电讯号,电子设备立刻记录下来。依照记录到的电脉冲的数目,人们便很容易确认进入计数器的电子数目。

闪烁计数器具有很高的分辨本领,粒子与粒子之间的间隔,可以记录到10-9秒,可见这种计数器记录的速度是惊人的。使用闪烁计数器不但能够记录粒子的数目,而且还可以根据电脉冲的强弱,分析粒子的性质,测定入射粒子的能量。

如果这种计数器与其他一些探测仪器配合使用,在许多实验中它可以得到广泛的应用。

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