Ионизационные камеры

Ионизационные методы

Ионизационный метод регистрации излучений основан на ионизирующем действии излучений. Под действием любого ионизирующего излучения в веществе (газе) из нейтральных атомов или молекул образуются ионы – частицы, несущие положительные или отрицательные электрические заряды. Наиболее подвижны ионы в газе. В электрическом поле они довольно быстро перемещаются к соответствующим электродам, вследствие чего рекомбинация незначительна. При отсутствии источника излучения проводимость газа настолько мала, что практически ею можно пренебречь.

Обычно газы не содержат электрических зарядов и плохо проводят электрический ток. Чтобы газ проводил ток, его необходимо ионизировать. Ионизация газа может быть вызвана действием радиоактивного излучения.

Газовыми ионизационными детекторами служат: ионизационная, камера, пропорциональные счетчики и газоразрядные счетчики. Для измерений во всех случаях применяются газовый ионизационный детектор и регистрирующая схема, содержащая чувствительный прибор.

Ионизационная камера, изображенная на рис.2.2, представляет собой конденсатор, состоящий из электродов 1 и 2, между которыми находится газ. Электрическое поле между электродами создается от внешнего источника 4. При отсутствии радиоактивного источника 5 ионизации в камере не происходит и прибор, служащий для измерения тока, показывает нуль. Под действием ионизирующего излучения в газе камеры возникают положи­тельные и отрицательные ионы. Под действием электрического поля на хаотическое движение ионов накладывается движение дрейфа: отрицательные ионы движутся к положительно заря­женному электроду, положительные – к отрицательно заряжен­ному электроду. В цепи возникает ток, который регистрируется измерительным прибором 3.

Если приложенную к цепи разность потенциалов постепенно увеличивать, начиная с нуля, то при постоянной интенсивности излучения оказывается, что ток в цепи вначале увеличивается пропорционально приложенной разности потенциалов (Рис.2.3, область а) а затем его увеличение замедляется до тех пор, пока он не становится постоянным по величине, несмотря на увеличение разности потенциалов (область б). При очень больших разностях потенциалов ток снова возрастает, пока не наступит пробой (область в).

Зависимость ионизационного тока от напряжения называют вольтамперной характеристикой ионизационной камеры.

Более детально вольтамперная характеристика ионизационной камеры может быть представлена и объяснена следующим образом:

Область а ‒ участок, где выполняется закон Ома;

Область б ‒ область тока насыщения, где сила тока не зависит от приложенного напряжения. На этом участке все образованные в газе ионы доходят до электродов. Поэтому сила тока насыщения является мерой энергии ионизатора:

i_нас = n·N·e, (2.1)

где n – число быстрых частиц, прошедших через камеру за единицу времени;

N – число пар ионов, образуемых одной частицей в объеме камеры;

е – заряд иона (электрона, т.к. чаще всего образуются однозарядные ионы.

i_нас = 10А.

Область в – область, где наблюдается возрастание силы тока за счет внутренней ударной ионизации ионами, движущимися к электродам. При дальнейшем повышении напряжения ударная ионизация приводит к пробою газов.

Рассмотрим ряд явлений и факторов, от которых зависит величина ионизационного тока и форма импульса. Необходимо отметить, что в отсутствие ионизирующего агента, ток в ионизационной камере не равен нулю. Этот ток называется фоновый или остаточный ток, который вызывается космическими лучами и радиоактивными загрязнениями, которые имеются в воздухе и в материале камеры. Этот фоновый ток необходимо учитывать при измерениях, особенно в тех случаях, когда интенсивность излучения мала.

Дата добавления: 2014-01-14