Ion Pairs Collected vs Applied Voltage Graph (특성6영역곡선)

Ion Pairs Collected vs Applied Voltage Graph (특성6영역 곡선)
(reference site : www.tpub.com/.../doe/h1013v2/css/h1013v2_39.htm)

I 영역 (재결합영역, Recombination Region)

(30 V이하)
검출기의 인가전압이 낮아, 전자와 양이온의 이동속도가 느림.
전극에 수집되기전에 다시 재결합되어 중화됨.

II 영역 (전리함영역, Ionization Region)

(30~250V)
인가전압이 재결합영역 이상으로 증가하여, 전자와 양이온의 이동속도가 증가하면,
재결합의 기회가 줄어들고 때문에 전극에 수집되는 전하량이 증가하게 된다.
어떤 인가전압 이상에서는 전자와 양이온의 이동속도가 매우 빨라서 재결합이 없게 되고,
방사선에 의해 생성되는 모든 이온들이 전극에 수집된다.
이 영역에서는 인가전압을 더 증가시켜도 수집되는 전하량이 증가하지 않는다.
이를 Ionization Region이라고 한다.
이 영역에서 생성된 전하량은 방사선에 의해 생성된 전자 혹은 양이온들의 총전하량과 같다.
이 영역을 이용한 검출기가 전리함(Ion chamber)임.

III 영역 (비례영역, Proportional Region)

(250~850V)
인가전압이 전리함 영역을 넘어서면, 방사선에 의해 생긴 1차 전자는 전극에 수집되기전에
인가전압에 의해 가속되어 높은 에너지를 얻게된다.
이 높은 에너지의 1차 전자는 주변의 기체를 전리시켜, 2차 전자를 만들며 이 2차 전자들 역시
높은 에너지를 인가전압에 의해 가지게 되어 다시 주변의 기체를 전리시킨다.
이를 전자사태(Avalanche)라고 하며 보통 10⁶V/m정도에서 발생함.
(평판형으로 제작 불가능, 원통 혹은 구형 전극으로 구현)
수집된 전하량은 1차 전자에 비례하는 2차 전자의 총 수로서 증폭도가 10⁵~10⁷정도 된다.

IV 영역 (한정비례영역)

(850~1050V)
비례영역에서 GM영역으로 넘어가는 영역으로서,
자외선 등에 의한 2차 전자사태를 완전히 방지하지 못해
초기 이온쌍수에 대한 비례성을 상실하는 영역.

V 영역 (GM영역)

(1050 ~1400V)
인가전압이 증가하여 증폭도가 매우 커져(10⁸)서,
양극 주변의 모든 기체가 모두 전리되어
전압의 증가에 따른 증폭도가 현저히 감소되는 영역.
방사선에 의한 최초 이온쌍의 수를 반영하지 못하기 때문에
방사선의 종류에 따른 차이를 반영 못 함. 즉 입사 방사선의 정보 상실.
출력신호의 크기는 GM 계수관의 크기와 봉입기체의 밀도에 의존.
GM계수관이 사용하는 영역

VI 영역 (연속방전영역, Discharged Region)

인가전압이 GM영역을 넘어서게 되면
한번의 전리로 연속적인 전자 이동 발생
검출기로서 동작이 불가능함.(방사선 검출 못함)

전자보다 느린 양이온이 음극에 부딪히면서 2차 전자를 방출시키고
이 전자가 다시 양극으로 끌려오면서 반복적으로 방전현상을 유발하여
연속적인 전기불꽃방전이 일어남.