气体探测器中，探测的核心“载流子”是电离辐射与气体介质相互作用产生的“电子-离子对”。
简单来说，气体探测器通过收集和分析这些由入射粒子“创造”出来的电子和离子，来获取关于入射粒子的各种信息。
以下是详细的原理和过程：
1. 核心探测过程：电离
当带电粒子（如α粒子、β粒子）或非带电粒子（如γ光子、中子）进入探测器的灵敏气体体积时，会与气体原子/分子发生相互作用。
对于带电粒子：它直接通过库仑力将气体原子的轨道电子“打”出来，产生自由电子和正离子。
对于非带电粒子（如γ光子）：它首先通过光电效应、康普顿散射或电子对效应产生次级电子，这些次级电子再去电离气体。
这个过程产生的就是 “电子-正离子对”，它们是探测器工作的原始信号载体。
2. 信息如何从载流子中提取
探测器通过施加外部电场来收集这些载流子，并根据不同的工作模式（由所加电压高低决定）提取不同信息：
电离室区：
电场较弱，仅够收集初始产生的电子和离子，无放大作用。
探测信息：主要测量总电离电荷量，其大小正比于入射粒子在气体中损失的能量。用于精确测量粒子能量（如用于剂量测量）。
正比区：
电场足够强，初始电子在向阳极运动过程中获得能量，能进一步电离气体，产生“雪崩”放大，但放大倍数恒定。
探测信息：输出脉冲信号幅度正比于初始电离量，因此既能测量粒子能量，又能通过选择气体和设计实现粒子鉴别（如区分α和β）。同时，由于信号被放大，可以探测单个粒子。
有限正比区与盖革-米勒区：
电压更高，雪崩效应剧烈，甚至沿整个阳极丝蔓延，放大倍数极高且与初始电离无关。
探测信息：输出巨大脉冲信号，幅度饱和，无法区分粒子类型和能量。但极其灵敏，主要用于粒子计数和测量强度。这是常见的“盖革计数器”的工作模式。
3. 不同气体探测器的具体载流子信息应用
探测器类型 主要工作区 核心探测的“载流子信息” 应用目标
电离室 电离室区 初始电子-离子对的总电荷量 测量辐射剂量、能谱（需高精度）
正比计数器 正比区 经过恒定放大后的电子-离子簇的电荷量 测量能谱、鉴别粒子类型（如α/β）、中子探测（通过填充特殊气体如³He）
盖革-米勒计数器 G-M区 巨大的、饱和的雪崩放电信号 探测粒子有无、测量计数率（强度）
多丝正比室/漂移室 正比区 电子到达阳极丝的位置和时间（除了电荷量） 定位粒子径迹，测量粒子动量（在高能物理中至关重要）
总结
气体探测器探测的直接物理对象是入射粒子在气体中产生的原始电子-离子对。
通过设计电场和工作模式，探测器将这些载流子转化为可测量的电信号（电流或脉冲），并从中提取出关键的物理信息：
存在与否（计数）
能量大小（能谱）
粒子种类（鉴别）
位置信息（成像、径迹）
到达时间（时间分辨）
因此，“电子-离子对”的产额、运动时间和被收集的位置，共同构成了气体探测器所依赖的全部载流子信息。
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