Детекторы нейтронов, применяемые в системах внутриреакторного контроля

1. Газонаполненные детекторы

2. ДПЗ

3. Активационные детекторы

4. Термопары с нейтроно-чувствительным элементом

Газонаполненные детекторы

Типовая блок-схема

Газовые ионизационные детекторы

l n (i)

I

II

III

IV

V

U

Зависимость среднего тока в детекторе от разности потенциалов на его электродах

Область I. Вероятность рекомбинации значительна и не все носители заряда попадают на электроды.

Область II. Все ионы и электроны достигают электродов. Ток определяется количеством носителей зарядов, возникающих в чувствительном объеме детектора в единицу времени, и, практически, не зависит от напряженности электрического поля.

В области III напряженность электрического поля уже столь высока, что первичные электроны при столкновениях с атомами вызывают вторичную ионизацию газа (ударная ионизация), создавая К_гу (коэффициент газового усиления) ионов на одну первичную ионизацию.

Область IV - область ограниченной пропорциональности.

Область V. Увеличение напряженности электрического поля в детекторе приводит к росту К_гу из-за вклада процесса ионизации газа фотонами, излучаемыми возбужденными атомами. При определенном напряжении зажигается самоподдерживающийся газовый разряд. Для его возникновения достаточно появления одного электрона в объеме детектора. Детекторы: счетчики Гейгера-Мюллера и коронные счетчики.

Ионизационные камеры

Ионизационная камера (ИК) - газовый детектор ионизирующего излучения, работающий в области II вольтамперной характеристики.

Различают два режима работы ионизационной камеры - токовый и импульсный:

В токовом режиме измеряется суммарный заряд (или ток) носителей заряда, образованных в единицу времени в ИК. Этот режим используется при измерениях в мощных полях ионизирующих излучений.

В импульсном режиме измеряют заряд носителей, созданных одной ионизирующей частицей.

Токовый режим работы ионизационной камеры (ик).

При постоянной интенсивности ионизации в объеме ИК ток через нее определяется соотношением:

,

где: e - заряд электрона; n - число пар ионов, образующихся в единице объема ИК в единицу времени;V - объем ИК.

Основные факторы, влияющие на ток ИК.

Диффузия зарядов. По мере приближения к положительному электроду растет плотность отрицательных зарядов, у отрицательного электрода выше плотность положительных зарядов. Градиент плотности зарядов вызывает их диффузию из области высокой плотности в область низкой. Направление диффузии противоположно направлению движения зарядов в электрическом поле и приводит к уменьшению тока

Рекомбинация зарядов. При столкновениях противоположно заряженных ионов возникают нейтральные атомы.

Прилипание электронов к нейтральным атомам и последующее образование тяжелых и малоподвижных отрицательных ионов приводит к интенсификации процессов рекомбинации зарядов.

Ток, вызванный облучением ИК ионизирующим излучением всегда содержит фоновую компоненту, возникающую вследствие:

• естественной радиоактивности материалов ИК;

• космического фона;

• утечки тока через изоляторы ИК.