專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)112 年第 73 題單選題
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)正確答案
D正確答案
充氣式偵檢器使用非電負性氣體,主要是避免負離子形成造成空間電荷效應,確保收集效率。
為什麼答案是 D
電負性氣體(如氧)易捕獲自由電子形成移動緩慢的負離子,這些負離子聚集會扭曲內部電場,造成空間電荷效應。改用非電負性氣體可讓電子快速被收集,避免此問題。
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完整詳解
Pro · 無限重點 充氣式偵檢器使用非電負性氣體,主要是避免負離子形成造成空間電荷效應,確保收集效率。
電負性氣體會抓電子變慢速負離子→堆積成空間電荷→干擾電場,故用非電負性氣體避免之。
逐選項分析
A✕ 陷阱
離子再結合主要與施加電壓高低及離子密度有關,提高工作電壓即可克服,與氣體是否電負性非直接主因,故非主要目的。
B✕
連續氣體放電屬於工作在過高電壓區(如蓋格區之後)的現象,靠淬熄氣體(quenching gas)及適當操作電壓避免,與非電負性氣體選擇無直接關係。
C✕ 陷阱
氣體增殖(突崩)是比例計數器與蓋格計數器刻意利用的機制,並非要避免;其有無取決於電場強度與電壓區間,並非靠氣體電負性控制。
D✓ 正確
電負性氣體(如氧)易捕獲自由電子形成移動緩慢的負離子,這些負離子聚集會扭曲內部電場,造成空間電荷效應。改用非電負性氣體可讓電子快速被收集,避免此問題。
充氣式偵檢器氣體選擇重點
| 氣體類型 | 電子行為 | 後果 | 對策 |
|---|
| 電負性氣體(如O₂) | 捕獲電子成負離子 | 慢速負離子堆積→空間電荷 | 避免使用 |
| 非電負性氣體(惰性氣體) | 電子自由快速移動 | 快速被陽極收集 | 首選填充氣體 |
| 淬熄氣體(quenching) | 吸收紫外光/抑制再放電 | 防止連續放電 | 蓋格計數器添加 |
本題易把『空間電荷效應』與『離子再結合』混淆。再結合靠提高電壓克服;而電負性氣體生成的慢速負離子堆積造成的是空間電荷效應,這才是選擇非電負性氣體的核心目的。