氚是一种放射性核素,能够衰变出能量较低的β粒子,该核素已经成为核工业发展过程中重要的物质之一。在人类利用氚的过程中,各种含氚的废物以气态和液态的方式被排放到大气中,对环境和人类的健康都够成了巨大的威胁。为了保证氚环境中的工作人员的人身安全,必须对环境中的氚含量进行准确的测量。目前测量β粒子的方式有很多种,比如液闪计数法,腔体式电离探测器测量法和β射线诱发X特征射线测量法。其中液闪计数法和腔体式电离探测器测量法是使用频率最高的方法,然而对于测量氚衰变的低能的β粒子而言,使用正比计数器测量则是较好的选择。但是由于正比计数器涉及到的参数较多(阳极丝尺寸,阴极壳尺寸,媒介气体,腔体压强,高压),通过实际测量的方式得出测量结果较好的参数较为困难和繁琐。本论文通过公式计算,得出确保正比计数器结构合理需要满足的条件,并列举出了正比计数器在不同参数条件下的最佳结构的参数范围。其次,论文使用了Geant4模拟圆柱形正比计数器内氚衰变的β粒子进入有效放大区(雪崩区)的概率,通过更改阳极丝半径,高压以及正比计数器腔体内填充的气体的压强这三个参数值,得出每次模拟中氚衰变出的β粒子的进入放大区概率,从而对比在不同参数下的概率得出能获得最佳概率的物态参数。本文采用记录诱发雪崩效应的“种子”电子的方式,在确定初始氚产生的β粒子数的前提下,模拟得出在各个能量段的原始粒子能够诱发雪崩效应的数量,最终得到正比计数器在该种物理参数下对各个能量段β粒子的探测效果的趋势。从而计算出在不同的正比计数器阳极丝半径下,在不同气体压强和不同的高压值环境中探测器对氚测量效果普遍的规律和趋势,总结得到优化方案。本论文主要完成以下几方面的工作。(1)建立了正比计数器模型使用经验公式确定了正比计数器合理的结构的参数范围,并运用Geant4建立了正比计数器模型,其中包括探测器尺寸的设计,电场的设计和探测器腔体内灵敏区的设计,该模型完全吻合真实的正比计数器结构和尺寸,设置可调整的参数(阳极丝尺寸,腔体内压强,高压),保证了模拟的真实性。(2)模拟计算在建立的探测器模型内,分别模拟了氚衰变的不同能量的β粒子以及记录每次模拟中能够引发雪崩效应的粒子数,再转换为测量气态氚的效果的趋势,从而得出不同参数对氚测量结果影响的普遍规律。(3)优化方案分析根据模拟测量结果的普遍规律,得出正比计数器在气态氚测量中的优化方案。本文的创新点主要有以下两点:(1)通过调研参考资料和分析,运用公式计算出了正比计数器可正常工作的各个参数值的范围。(2)避开了繁琐的雪崩过程模拟,采用记录“种子”电子的方式,记录不同物理参数下,每次模拟能够引发雪崩效应的粒子数量,从而反应出对氚的测量效果趋势并得到正比计数器测量气态氚的优化方案。本论文通过计算模拟研究,找出了正比计数器内的阳极丝半径和阴极管内径在不同条件下合理的比例关系,以及得出了具有不同阳极丝半径的正比计数器测量氚效果的趋势和电压以及压强的关系,从而在正比计数器的研发和在氚测量中起到指导性的作用。