La moltiplicazione a valanga

Con questo fenomeno si intende una rapida moltiplicazione delle cariche prodotte dalla radiazione iniziale. Un’interessante caratteristica di questo fenomeno è la sua progressione geometrica che ha la forma di una goccia liquida, con gli elettroni raggruppati in testa e gli ioni più lenti in coda. Questo è causa della diversa velocità di deriva. Per gli elettroni questa è tipicamente dell’ordine di cm/s, mentre per gli ioni è di cm/s.

Nella moltiplicazione a valanga viene amplificato l’impulso in uscita dal rivelatore rendendone più semplice la gestione e l’elaborazione da parte dell’elettronica associata. Se l’energia totale di un elettrone o di uno ione è maggiore del potenziale di ionizzazione degli atomi del gas, questo li può ionizzare formando altre coppie di cariche. A partire da condizioni nelle quali la temperatura e la pressione rimangono costanti e il campo uniforme, la variazione di coppie per unità di lunghezza è semplicemente proporzionale al numero di coppie stesso cioè:

• α=primo coefficiente di Townsend;
• N=numero totale di coppie.

α rappresenta il numero di collisioni dovuto alla ionizzazione e si può interpretare come il reciproco del percorso libero medio delle particelle ionizzate:

La soluzione che si ottiene per integrazione è:

Se α>0, questa equazione garantisce una crescita esponenziale del numero di coppie con la distanza. Il fenomeno della moltiplicazione può essere quindi quantitativamente descritto tramite il fattore di moltiplicazione M nel seguente modo:

aa