Ионизационная камера

Ионизационная камера служит для регистрации и счета проходящих через неё заряженных частиц, нейтронов и γ – квантов, а также для измерения их интенсивности. Временное разрешение ^-8 с, время восстановления 10^-4 с.

Ионизационная камера представляет собой электрический конденсатор (плоский или цилиндрический), заполненный инертным газом (например, аргон) под определенным давлением с двумя обкладками – электродами. Размеры камер обычно составляет несколько сантиметров.

В цилиндрической камере катодом является внешний металлический цилиндр, соединенный с отрицательным полюсом источника тока, анодом – центральный электрод в виде металлического штыря, присоединенного к положительному полюсу источника тока.

СЛАЙД 5. Ионизационная камера

Импульсная ионизационная камера

Регистрируемые частицы, пройдя через тонкое слюдяное окно, попадают в камеру. При этом заряженная частица или γ – квант ионизируют атомы и молекулы газа, создавая N пар ионов. Положительные ионы под действием сил электрического поля движутся к отрицательному электроду, отрицательные ионы и электроны – к центральному положительному электроду. По мере собирания зарядов на соответствующих электродах в цепи камеры появляется малый ток и на высокоомном резисторе формируется импульс напряжения, который усиливается и подаётся на счетчик. После того как все попавшие на анод заряды пройдут через резистор, ток прекратится. Камера готова к приёму новой частицы. Таким образом, действие ионизационной камеры основано на использовании несамостоятельного газового разряда.

Напряжение между электродами порядка 100 - 1000 В. При этом напряжение подбирается таким, чтобы все образовавшиеся ионы доходили до электродов, не успев рекомбинировать, но при этом не разгонялись настолько сильно, чтобы производить вторичную ионизацию. Поэтому в камере измеряется полная ионизация, производимая частицей, если только её пробег целиком умещается в камере. Полная ионизация и определяет энергию частицы. Ионизационные камеры используют в основном для регистрации α – частиц, поскольку их пробег укладывается в сравнительно небольшом объёме камеры и вся энергия идет на ионизацию. Для β – частиц пробег в газовой среде составляет десятки метров и для их регистрации необходимы камеры со значительными линейными размерами.

Для измерения интенсивности тепловых нейтронов камеру окружают слоем поглотителя – кадмия толщиной 0.5 – 1.0 мм, который практически полностью поглощает поток нейтронов. В результате захвата нейтронов ядрами кадмия испускаются γ – кванты, которые и ионизируют газовую среду:

Степень ионизации, а следовательно, и величина импульса тока пропорциональны интенсивности пучка нейтронов.

Кроме импульсных ионизационных камер бывают и токовые камеры. Они дают сведения об общем числе ионов, образовавшихся в 1 с. Соответствующие токи очень малы (10^-10 – 10^-15 А) и требуют усиления для регистрации.

Недостатки.

При работе в режиме насыщения импульс тока не зависит от приложенного внешнего напряжения и поэтому ионизационные камеры обладают низкой чувствительностью к регистрации отдельных частиц. Действительно, для образования в любом газе одной пары ионов требуется энергия около 35 эВ. Поскольку ионизация производимая отдельной частицей очень мала, то камера лучше всего детектирует потоки частиц, а не отдельную частицу.

Кроме этого, е.к. амплитуда электрического сигнала в камере мала, то требуется его усиление, что делает аппаратуру чувствительной к помехам и шумам.

Применение.

Импульсные ионизационные камеры используются в основном для регистрации сильноионизирующих частиц (α – частиц, ядер – осколков и т.п.). В дозиметрии же для регистрации γ – излучения используются токовые камеры. Используется в РСУ – 01 «Сигнал» (универсальный радиометр -спектрометр) позволяющий регистрировать все 4 вида излучения – α,β,γ и n.

Слайд 6.