КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Ионизационные камеры
Приборы контроля ионизирующего излучения Основой работы измерительных преобразователей, позволяющих регистрировать параметры проникающего излучения, служат явления, возникающие при воздействии проникающего излучения на вещество. К таким явлениям относятся: ионизация, возбуждение атомов и молекул, сопровождающееся появлением излучения светового диапазона (люминесценции), изменение электропроводности вещества, его химического состава и некоторых теплофизических характеристик. Соответственно методы регистрации проникающего излучения разделяются на ионизационные, люминесцентные, электрические, химические и калориметрические. Для УФ-области применяется радиометр Аргус 04/05/06, в лабораторных измерениях используется прибор Мастер МАС-01. Измерительные преобразователи служат для определения числа актов распада, экспозиционной и поглощенной доз. Наиболее распространенными методами являются ионизационный и сцинтилляционный. Получили распространение полупроводниковые измерительные преобразователи, основанные на учете изменения проводимости некоторых полупроводников под воздействием излучения, а также радиоспектрометрические методы и приборы. Конструкция измерительного преобразователя определяется видом излучения, пределами ожидаемой его интенсивности и энергии излучения. Так, при больших значениях энергии целесообразно использовать тепловые и химические методы измерения.
В основе работы некоторых измерительных преобразователей, в том числе ионизационной камеры, лежит явление ионизации газа под действием проникающего излучения, представляющее собой сложный физический процесс, зависящий от многих факторов, в том числе от действия электростатического поля высокой напряженности.
В ионизированных газах встречаются самые разнообразные ионы: положительно и отрицательно заряженные, целые молекулы или даже комплексы молекул, несущие на себе электрический заряд. В газах не происходит выделения частиц на электродах (как в электролитах); здесь ионы, теряя заряд на электродах, превращаются в нейтральные частицы и диффундируют в газе до момента, когда они вновь превращаются в ионы под воздействием электростатического поля или проникающего излучения. Одновременно с ионизацией в газах происходит обратный процесс рекомбинации, т. е. превращения заряженных частиц в нейтральные. Скорость направленного движения ионов в газах обусловлена напряженностью внешнего поля и подвижностью заряженных частиц. Ионзационные камеры (ИК) измеряют суммарные заряды ионов, созданные под действием проникающего излучения в газовой среде камеры, находящейся в электростатическом поле высокой напряженности. Схема ионизационной камеры приведена на рис. VI. 1. Камера состоит из алюминиевого корпуса, являющегося отрицательным высоковольтным электродом. Корпус камеры покрыт электростатическим экраном, который защищает камеру от помех и механических повреждений. В центре корпуса на высококачественном изоляторе смонтирован собирающий (положительный) электрод. Качество изоляции во многом определяет характеристики камеры, поэтому удельное электрическое сопротивление материала изолятора не должно быть ниже 1012—1014 Ом-м. Чтобы уменьшить погрешность измерений, возникающую под действием поверхностных токов утечки, на изоляторе устанавливают охранное кольцо, на которое подается положительный потенциал. Проникающее излучение вызывает ионизацию газа, заполняющего ионизационную камеру, и в ее электрической цепи появляется ток, величина которого определяется числом ионов, нейтрализующихся в единицу времени на электродах камеры. Зависимость ионизационного тока / от приложенного напряжения U приведена на рис.VI.2.
На участке от 0 до UA величина ионизационного тока при каком-либо постоянном значении интенсивности излучения пропорциональна величине приложенного напряжения. Эта область называется областью усиленной рекомбинации, или областью, подчиненной закону Ома. Здесь число пар ионов, уносимых током из газа, мало по сравнению с числом рекомбинирующихся ионов. Наклон характеристики на этом участке обусловлен давлением в камере. Действительно, чем выше давление, тем меньше длина •свободного пробега носителя заряда и тем выше вероятность рекомбинации. Участок Uа — ^Б соответствует области непрямой пропорциональности. Увеличение приложенного напряжения нарушает здесь равновесие концентрации ионов, и плотность тока начинает расти, но медленнее, чем увеличивается напряжение. Далее напряжение достигает величины, при которой рекомбинация становится маловероятной, и все образованные излучением ионы начинают доходить до электродов. Плотность тока в этом случае не зависит от величины приложенного напряжения и определяется только числом ионов, образованных излучением. Это значение тока называется током насыщения ИК и является мерой излучения. Току насыщения соответствует область UB- — UB, которая является рабочей областью. Участок Uв — Ur соответствует началу процесса вторичной ионизации, когда некоторые ионы.приобретают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы при столкновении с атомом ионизировать его. Участок Ur — (7Д соответствует области пропорционального увеличения ионизационного тока от приложенного напряжения и носит название области газового усиления. Здесь, как и на участке UB — Ur> увеличение плотности тока происходит в результате вторичных процессов. Помимо давления, на величину ионизационного тока влияет изменение температуры и влажности газа, содержащегося в ИК, что обусловливается изменением плотности газа и, следовательно, изменением коэффициента рекомбинации. Величина тока насыщения ИК зависит от интенсивности излучения и составляет 10~п—10~15 А; это объясняет, почему для измерения тока ИК требуются соответствующие усилители. Их качество обусловливает точность измерений, но даже при лучших усилителях она невелика — погрешность около 10—20%.
Чтобы повысить точность измерений, рабочий объем камеры изолируют от внешней среды, а корпус камеры выполняют из воздухоэквивалентных материалов (некоторые многокомпонентные пластмассы). Для повышения достоверности результатов измерений используют дифференциальные схемы включения, которые можно реализовать либо с помощью одной камеры, состоящей из двух отсеков, либо с помощью двух отдельных камер, часто расположенных на значительном расстоянии друг от друга.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1055; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |