Импульсные ионизационные камеры и пропорциональные счётчики

Детекторы излучений

По роду контролируемых излучений

По назначению

Дозиметры - приборы, предназначенные для получения информации об экспо­зиционной дозе и мощности экспозиционной дозы.

Радиометры - приборы, предназначенные для получения информации об актив­ности нуклидов, плотности потока ионизирующих частиц или фотонов.

Спектрометры - приборы, предназначенные для получения измерительной ин­формации о спектре распределения ионизирующего излучения по одному или более параметрам, характеризующим источники и поля ионизирующих излучений.

Сигнализаторы - приборы ионизирующих излучений, имею­щие устройство, формирующее сигнал, предупреждающий о пре­вышении измеряемыми физическими величинами заданных значений.

Комбинированные приборы - выполняющие функции двух и более приборов для измерения ионизирующих излучений разного функционального назна­чения.

Приборы контроля ионизирующих излучений делятся на измеряющие потоки:

γ- и рентгеновских лучей;

α-частиц;

протонов;

осколков деления;

β-частиц, электронов и позитронов;

нейтронов.

Промышленные средства контроля в большей степени соответствуют следующей классификации:

1. Универсальные переносные радиометры-дозиметры для измерений различных видов ядерных излучений, в том числе и для нейтронного излучения, представляющие собой общий измерительный пульт, подключаемый к различным блокам детектирования при измерениях различных видов ядерных излучений.

2. Переносные радиометры-дозиметры отдельных видов излучения.

3. Портативные универсальные дозиметры-радиометры для измерений различных видов ядерных излучений со встроенными детекторами различных видов ядерных излучений.

4. Радиометры загрязнённости поверхностей.

5. Радиометры объёмной активности газов и аэрозолей (включая и измерения объёмной активности радона).

6. Радиометры и спектрометры специального назначения (измерение радиоактивности горных пород, руд и жидкостей при каротаже, поиск и паспортизация радиоактивных источников и т.д.).

7. Индивидуальные носимые дозиметры накопленной дозы облучения (включая гамма- и нейтронное облучение).

8. Транспортные и пешеходные порталы для контроля радиоактивных загрязнений и перемещений радиоактивных материалов.

9. Распределённые системы радиационного мониторинга на ядерных объектах и окружающей местности.

Двухэлектродная ионизационная камера обычно содержит два пластинчатых электрода в газовой среде, к которым приложено напряжение. Заряженные частицы теряют энергию на ионизацию, т.е. создание пар зарядов. Напряжённость поля такова, что потери на рекомбинацию малы, а ударная ионизация и автоэлектронная эмиссия исключены.Суммарный ток камеры складывается из электронной и ионной составляющих. Подвижность электронов на порядок выше подвижности ионов и прямо пропорциональна напряжённости поля и обратно пропорциональна давлению газа:

, и .

Поэтому время собирания Тэ -электронов около 1 мкс, а ионов –Ти -1 мс. Электронный и ионный токи, существующие в теченииинтервала Тэ и Ти соответственно имеют величины:

где L – расстояние между пластинами ионизационной камеры.

Так как нагрузкой камеры является цепь с эквивалентной постоянной времени определяемой входным сопротивлением и ёмкостью, состоящей из входной ёмкости усилителя, ёмкости камеры и монтажной ёмкости, то напряжение быстро возрастает за счёт электронной составляющей. Дальнейшее увеличение осуществляется медленно за счёт ионной составляющей. Максимальное значение тока определяется зарядом Q и эквивалентной ёмкостью Cвх. При постоянной времени превышающей время сбора ионов амплитуда напряжения достигнет

Um=Q/Cвх.

Если постоянную времени сделать сравнимой с временем собирания электронов, то импульс напряжения будет существенно короче, а амплитуда уменьшится.

Для ионизации одной молекулы требуется энергия около 35 эВ. Одна частица с энергией 1МэВ ионизирует около n=30 тыс. молекул с суммарным зарядом Q=2×e×n=2×1,602176565·10⁻¹⁹×3×10⁴=10^-14 Кл. При ёмкости входной цепи 30 пФ выходной сигнал будет равен 0,3 мВ. Это типичный датчик тока, т.е. напряжение.

Пропорциональный счётчик имеет устройство аналогичное далее рассмотренным газоразрядным счётчикам, т.е. по существу является их разновидностью. Отличие состоит в выборе режима в области пропорциональных амплитуд. Протекающий через детектор ток в основном определяется медленной ионной составляющей. Резкое нарастание до половины амплитуды составляет десятки наносекунд и объясняется быстро собираемой электронной составляющей. При малой постоянной времени входной цепи усилителя амплитуда сигнала от 1 до 10 мВ. Выражения для определения формы и величины напряжения будут приведены при анализе газоразрядных счётчиков.

Дата добавления: 2014-01-04