Принцип работы ионизационной камеры

10. Принцип работы ионизационной камеры

Одним из старых, но до сих пор широко применяемых детекторов ядерного излучения является ионизационная камера. Простейшая ионизационная камера представляет собой некоторый замкнутый газовый объем, в котором расположены два плоско-параллельных электрода. К электродам прикладывается разность потенциалов U, создающая в рабочем объеме камеры электрическое поле напряженности Е.

На рис .1 представлена принципиальная схема такой камеры. Здесь R - сопротивление нагрузки, с которой снимается сигнал, а C - распределенная емкость, включающая межэлектродную емкость камеры, входную емкость усилителя и емкость монтажа камеры. Заряженные частицы, проходя через рабочий объем камеры, производят ионизацию атомов газа, в результате чего вдоль пути частицы образуются электроны и положительные ионы. Под действием электрического поля Е они начинают двигаться к соответствующим электродам камеры.

Рис .1. Принципиальная схема ионизационной камеры

Во время движения электронов и ионов к электродам во внешней цепи камеры индуцируется ток, заряжающий емкость С. Нарастание импульса, т .е . зарядка емкости С , прекращается в тот момент, когда все электроны и ионы, созданные в газе камеры ,достигнут соответствующих электродов. Разрядка емкости происходит через сопротивление R, величина которого выбирается такой, чтобы с одной стороны, не происходила разрядка емкости С в течение времени , пока идет ее зарядка током , идущим через камеру , а с другой стороны, емкость С успела бы почти полностью разрядиться к моменту попадания в камеру следующей частицы . Таким образом, сопротивление R выбирается так, чтобы Т <<RC << t, где T-время собирания зарядов, а t- временной интервал между импульсами.

Время собирания зарядов, образованных частицей в газе камеры,зависит от скорости их движения к электродам, так называемой скорости дрейфа, причем скорость дрейфа электронов и ионов различна из -за разницы в их массах (так, скорость дрейфа электронов в 10 ³ раз больше, чем ионов, а время собирания электронов в 10³ раз меньше ). Амплитуда импульса обусловлена двумя составляющими - электронной и ионной, причем вклад в полную амплитуду импульса зарядов того или иного знака определяется отношением пройденной ими разности потенциалов к полной разности потенциалов, приложенной к электродам камеры. Характер работы ионизационной камеры существенно зависит от величины напряжения U, приложенного к электродам. На рис. 2 представлена зависимость амплитуды импульса, появляющегося на coпротивлении R, от напряжения на счетчике.

Рис .2. Зависимость амплитуды импульса от напряжения на счетчике:

I - YI - области различных рабочих режимов

В области напряжений I происходит два противоположных процесса: ионизация и собирание зарядов на электродах и рекомбинация ионов. При возрастании напряжения U скорость ионов увеличивается, а рекомбинация уменьшается, что приводит к возрастанию амплитуды импульса.

В области II доля рекомбинации пренебрежимо мала, все ионы, образованные частицей, собираются на электродах. Этот участок кривой называется областью насыщения или областью ионизационной камеры. Ионизационная камера может служить не только счетным, но и спектрометрическим детектором, т.е. позволяет определять энергию частицы. Это возможно вследствие независимости средней энергии, затрачиваемой в газе на образование одной пары электрон - ион, от энергии ионизирующей частицы и от производимой ею удельной ионизации, определяющейся зарядом и скоростью частицы, поэтому величина заряда, образованного частицей в рабочем объеме камеры, пропорциональна энергии, потерянной частицей в газе, а в случае полного поглощения частицы в рабочем объеме камеры – ее энергии.

В области больших напряжений III происходит ударная ионизация, в результате которой число ионов сильно увеличивается. Если каждый электрон на пути к аноду создает за счет ионизации соударениями А новые электроны, то А называется коэффициентом газового усиления. А может достигать величины 10 000 000 и не зависит от первоначальной ионизации; амплитуда импульса при этом пропорциональна числу пар ионов, созданных первоначальной частицей. Эта область называется пропорциональной областью. В области I У при возрастании приложенного напряжения пропорциональность амплитуды импульса величине первоначальной ионизации нарушается, а коэффициент газового усиления начинает зависеть от числа первоначально образованных пар ионов. Это область ограниченной пропорциональности.

При дальнейшем увеличении напряжения - область У - амплитуды импульсов от частиц с различной ионизацией становятся одинаковыми. В этой области регистрируется каждая частица, которая создала хотя бы одну пару ионов в объеме камеры. Прибор, работающий в таком режиме, называется счетчиком Гейгера-Мюллера. Область У I - это область непрерывного разряда.

Ионизационные камеры могут быть различных размеров и формы. Наиболее часто употребляются цилиндрические камеры.

11. Профессиональный многопараметрический радон-монитор AlphaGUARD

Отличительные особенности: необычайно широкий диапазон измерений концентрации радона - от 2 Бк/м3 до 2 МБк/м3; высокая чувствительность; пассивный метод воздухозабора; принудительная прокачка; длительное время работы в автономном режиме; измерение кроме радона еще температуры, давления и влажности одновременно; исключительно высокая надежность; наличие совершенного совместимого с IBM PC программного обеспечения; высокие эргономические качества; возможность работы в жестких климатических условиях - вблизи "точки росы", при отрицательных температурах, при высокой (до 99 %) влажности; простота в обращении при измерениях.

Рекомендации к применению: для измерения объемной активности радона в существующих зданиях и жилых помещениях, а также при сдаче в эксплуатацию новых зданий и сооружений; для проведения сличений аппаратуры по определению объемной активности радона (интегральные, полуинтегральные и мгновенные методы измерения); для углубленного изучения закономерности поступления радона в воздух жилых помещений при различных геологических условиях, включая длительные систематические наблюдения в типовых зданиях; для выявления мест поступления радона в жилые помещения; для обеспечения единства и достоверности измерений радона в составе комплекса поверочного оборудования.

При наличии дополнительных принадлежностей радон-монитор позволяет измерять: объемную активность радона в почвенном воздухе; коэффициенты эманирования радона из строительного сырья и материалов; объемную активность радона в воде; концентрацию газа торона в воздухе.

Прибор полностью соответствует требованиям стран СНГ, прошел государственные контрольные испытания и внесен в Госреестр Украины под номером У454-95, сертифицирован в России (Сертификаты c 283 от 24.08.94 г. - как рабочее средство измерений и c 825 от 30.01.96 г. - как образцовый прибор). Разработаны и утверждены методики работы с прибором: по определению объемной активности радона в воздухе, по определению коэффициентов эманирования радона из строительного сырья и материалов, по определению активности радона в почвенном воздухе, а также "Методические указания по поверке МИ 001-46-95".

Технические характеристики:

Диапазон измерения радона: от 2 до 2 000 000 Бк/м³;

Погрешность измерения радона не более 6 % ;

Тип детектора - ионизационная камера, работающая в режиме 3D-спектрометрии;

Рабочий объем детектора - 0,56 л;

Метод поступления воздуха в рабочий объем камеры - пассивная диффузия;

Переходная функция - сигнал более 90 % после 30 мин;

Чувствительность детектора - 1 имп/мин при 20 Бк/м³;

Фон за счет внутреннего загрязнения детектора - не более 1 Бк/м³;

Разрешение на жидкокристаллическом дисплее- 1 Бк/м³;

Защита от перегрузки - проверено до величины 10 000 000 Бк/м³;

Время цикла измерения - 1 мин, 10 или 60 мин (выбирается Пользователем);

Объем памяти - данные за 20 дней при 10 минутном цикле или 4 месяца при 60 минутном цикле;

Время непрерывной работы от внутреннего аккумулятора - 10 дней;

Вес - 4,5 кг;

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒