Билет # 14
1. Основные дозовые пределы лиц категории Б. [Билет # 13.1]
Все цифры делятся на 4.
2. Принцип ионизационного метода дозиметрии на примере ионизационной камеры.
Ионизационный метод основан на измерении ионизации в газе, заполняющем детектор.
Ионизационный метод основан на измерении ионизации молекул и атомов вещества. Наибольшее развитие и практическое применение получил метод, основанный на использовании изменения электрической проводимости газов. По конструкции, назначению, режиму работы ионизационные детекторы могут быть разнообразными, но их принципиальное устройство примерно одинаково. К основным ионизационным детекторам относятся ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.
Ионизационные детекторы по конструкции являются своеобразными конденсаторами. Как и всякий конденсатор, ионизационные детекторы имеют два электрода: внутренним (собирающим) электродом может служить металлический стержень (ионизационные камеры) или тонкая металлическая нить (газоразрядные счетчики), внешним электродом –металлический корпус или стекло с напыленным с внутренней стороны металлом. Пространство между электродами заполнено чистым инертным газом или смесью газов. К электродам приложено большое постоянное напряжение U (500 – 1500 В) таким образом, чтобы электроны, образующиеся при ионизации газа в полости детектора, собирались на аноде (внутреннем электроде).
Типичный
ионизационный детектор – газонаполненная
ионизационная камера.
Рассмотрим схему простейшей измерительной цепи, состоящей из воздушного конденсатора, источника питания и измерителя тока.
В отсутствие ионизирующего излучения тока в измерительной цепи нет. Если к детектору поднести источник ионизирующего излучения, то в воздухе происходит ионизация - вырывание электрона из атома, который в результате превращается в положительный ион. Электроны в воздухе быстро захватываются нейтральными молекулами, что приводит к образованию тяжелых отрицательных ионов. Под действием электрического поля напряженностью E=U/L (U – разность потенциалов на электродах конденсатора, L – расстояние между электродами) происходит перемещение положительных ионов к отрицательному электроду (катоду), а электронов и отрицательных ионов – к положительному электроду (аноду). В результате этого в цепи потечет ток. Зависимость величины тока I от приложенной к электродам ионизационной камеры разности потенциалов U при неизменной интенсивности ионизирующего излучения (вольт-амперная характеристика камеры) показана на слайде.
При U = 0 электрическое поле в чувствительном объеме детектора отсутствует, и образовавшиеся при ионизации заряды рекомбинируют при столкновениях, образуя нейтральные молекулы; собирания зарядов на электродах не происходит. С увеличением U влияние рекомбинации на собирание зарядов уменьшается, что приводит к увеличению величины тока (участок 1). В области насыщения 2, где влиянием рекомбинации можно пренебречь, все образовавшиеся ионы собираются на электродах (Iн – ток насыщения).
«Наперстковыми» (или полостными) называют маленькие камеры, ионизационный объем которых окружен твердой стенкой. Обычно стенка является одним из электродов камеры, а второй электрод находится в газовой полости и изолируется от стенки. В таких камерах ионизацию газа-наполнителя создают электроны, возникающие при взаимодействии g-излучения с материалом стенки камеры.
Ионизационные камеры, которые служат для определения суммарного ионизационного эффекта, называют токовыми камерами. В таких камерах ток насыщения пропорционален мощности дозы излучения, а полное количество электричества, образованное за некоторое время, пропорционально дозе облучения за это же время. Этим определяется дозиметрическое применение ионизационных камер.