Иванов В.И (1)

Таким образом, эффективность собирания ионов полностью^ определяется отношением времени перекрытия ко времени реком­ бинации: чем меньше это отношение, тем выше эффективность со­

бирания ионов. Из формулы (24.7) непосредственно следует, что، lim/=l при т١—>0, a 1ш٧=0 при ،٩٠>о٥.

Формула (24.7) получена в предположении, что пространст­ венный заряд не искажает электрического поля между электрода­ ми. Анализ показывает, что учет пространственного заряда ведет к некоторому увеличению коэффициента т١ при заданном напря­ жении на камере, но зависимость эффективности собирания от п можно определить ؛по формуле (24.7).

Из формул (24.6) и (24.7) следует, что для импульсного излу­ чения, как и для непрерывного, при неизменной интенсивности? ионизации эффективность собирания ионов будет тем выше, чем меньше расстояние между электродами и чем больше подвиж­ ность ионов и напряжение на камере.

Можно получить эффективность собирания ионов, близкую к

100% вследствие большей подвижности ионов, применяя газы, не

образующие отрицательных ионов (например, чистый аргон). В этом случае электроны быстро собираются на аноде камеры и،

пространство между электродами оказывается заполненным ма­ лоподвижными положительными ионами. Положительный прост­ ранственный заряд может, однако, ограничить собирание элект­ ронов, если созданное им поле сравнимо с полем, обусловленным

Из выражения (24.9) для плоской камеры определим потенци­

ал у катода относительно анода, обусловленный полем простран،

ственным зарядом и собирание электронов будет неполным. Сле­ довательно, пространственный заряд не влияет на эффективность

собирания ионов при условии, что

и>2леп^2. (24.11>

Практически важен вопрос об изменении эффективности соби­ рания ионов в случае перехода от непрерывного облучения к им­ пульсному при ؛постоянной средней мощности дозы. Изменение эффективности собирания ионов ограничивает возможность при­ менения камер, проградуированных при непрерывном облучении, для дозиметрии импульсного излучения.

Если V — число’ импульсов ионизации в единицу времени, та среднее число ионов, образующихся в единице объема камеры в

единицу времени,

81

؛и средняя мощность дозы излучения

Отслоца слцуат, что при, постоянном значении, средней мощности дозы, эффективность собирания ионов растет с увеличением часТОТЫ следования импульсов .

В чистом виде импульсность проявляется до тех пор, пока время между импульсами больше времени вытягивания ионов, 'Т. е. ؛пока 1/٧>7١0 (Го-время ПОЛНО'ГО вытягивания ионав из ка- :меры, определяемое скоростью перемещения наименее ؛подвиж- -НЫХ ионов). Полагая приближенно подвижность положительных

« отрицательных ионов одинаковой и равной л, получаем

1/т>Г0. Значение максимальной частоты Тмакс ограничивает применение формулы (24.7):

Тмакс—1/Го:=А24.15) .٠2؛)

При очень большой частоте (لادоо) происходит непрерывное облучение, и эффективность собирания ионов для плоскопараллельной камеры можно определить формулой (22.6)

импульсами остается сравнимым с временем перекрытия,.-строго

Величина Пмин опр'еделяет максимальную эффективность собира- 'НИЯ ионов -при. импульсном облучении в пределах применимости

'формулы (24.7):

ت82

Формулы для эффективности собирания ионов в случае ци­ линдрической и сферической геометрий ؛полностью совпадают с

формулой (.24.7), если в выражение для т٦ вместо Л подставить соответствующие эквивалентные зазоры, определенные в § 22.

§ 25. ПОГРЕШНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЗЫ (МОЩНОСТИ ДОЗЫ)

ПРИ НЕПОЛНОМ СОБИРАНИИ ИОНОВ В ИОНИЗАЦИОННОЙ КАМЕРЕ

Неполное собирание ионов в ионизационной ؛камере приводит к дополнитель­ ной погрешности при определении то؛ка насыщения. Измеряемый ток i связан ٠с током насыщения ٤٠а через эффективность собирания ионов f следующим соот­ ношением:

тока насыщения. Относительная погрешность в определении тока насыщения оказывается равной произведению относительной погрешности измерения тока ٤٠ и величины у. Положение не изменится, если вместо тока рассматривать заряды, образованные в объеме камеры ٠0 и собранные на ее электроды С}.

Таким образом, получение формулы погрешности сводится к нахождению величины у. Рассмотрим более подробно случаи непрерывного и импульсного

Введем в рассмотрение новую величину е=/١2/6. ٦١ак как ۶=٤٨٥٠ е оказывается пропорциональной измеряемому току ٤٠:

85

где а — коэффициент пропорциональности. Подставив в формулу (22.6) значе­ ние 2؛, выраженное через е, получим

(25.7)

1+/1+4•If ٠

Несложные преобразования формулы (25.7) приводят к следующему COOT-

ния тока насыщения через погрешность измеряемого тока ،/٤٠/،:

Полученные формулы показывают, что погрешность определения тока насыпения возрастает с уменьшением эффективности собирания ионов. Для очень малых значений эффективности соби'рания (/<1) погрешность определения тока насыщения в 2 раза превышает погрешность измерения ионизационного тока. Этот важный вьпзод можно получить и другим путем, исходя из основных закономерностей ионизационных камер.

В § 22 показано, что вдали от области насыщения (начальный омический участок вольт-амперной характеристики) измеряемый ионизационный ток прямо пропорционален корню квадратному из тока насыщения:

получим у=2.

Импульсное облучение. Обратимся к формуле (24.7), выражающей эффек­ тивность собирания ионов при импульсном облучении. Заметим, что входящий в формулу безразмерный параметр т١ пропорционален полному числу образован­ ных в камере ионов

(25.16)

где с — постоянный коэффициент. Отсюда следует, что произведение /т١ пропор­ ционально числу ионов, собранных на электроды:

86

нс. 22. Сравнение погрешностей определения дозы и мощности дозы при непрерывном (/) и импульсном (2) облучении

Учитывая, что в данном случае /=٠/٠о, а также формулу (25.17), вместо фор алулы (25.20) можем написать

Комбинируя формулы (25.21) и (25.18), получаем следующее окончательное вы­ ражение для вычисления погрешности определения полного числа ионов, образо- ؛ванных в камере в одном импульсе, через погрешность измерения числа собран­ ных на электроды ионоз:

آ:آ'٠4بااآ؛

(25.22)

٢=آلال)ا + لآ(.

Из формулы (25.22) следует, что ما при тО и ١ججه٠ при أ٦يهه٠ Так как эффективность собирания ионов при импульсном облучении уменьшается с роетом п, погрешность определения полного числа зарядов может значительно пренышать погрешность измерения собранных на электроды зарядов при низкой эффективности собирания. Так как полный заряд, образованный в камере, пропор-

.ционален дозе, величина V для импульсного облучения характеризует отношение ؛погрешности значения дозы к погрешности значения заряда. Для непрерывного *облучения V характеризует отношение погрешности значения мощности дозы ж погрешности значения ионизационного тока. На рис. 22 для сравнения дана

.зависимость величины V от эффект'Ивности собирания ионов для непрерывного ^кривая 1) и импульсного (кривая 2) облучений.

87

ؤКОНДЕНСАТОРНЫЕ КАМЕРЫ .،2

Камеры, принцип работы которых основан на разрядке емкости, называются конденсаторными. Система из двух электродов,

разделенных высококачественной изоляцией, заряжается вне-ш-

ним источником напряжения до начальной разности потенциалов

и0. В поле ионизирующего излучения разность ؛потенциалов уменьшается вследствие осаждения .на электродах ионов, образованных в газовом объеме. Изменение электрического потенциала

одного из электродов камеры относительно другого и служит мерой дозы излучения.

За время ٥، на электродах камеры накопится заряд

= )

где е —заряд одного иона; مل —'эффективность собирания ионов в камере, которая зави-сит от разности потенциалов عد; К —газовый объем, в К'Отором происходит ионизация. Разность потенциалов в процессе облучения изменяется, поэтому эффективность собираНИЯ ионов не постоянна и зависит от времени облучения. Это об-

.стоятельство является специфической особенностью конденсаторных ионизационных камер.

Если 'Электрическая емкость камеры с, за время облучения / изменение потенциала ОДНО'ГО электрода относительно другого составит

Практически всегда следует стремиться к тому, чтобы эффективность собирания ионов была близка к еди'Нице. Если 1 ا )عا( حب, то

26.3) ,حعرتج،7٢ك/ح)'

или чувствительность конденсаторной камеры при полном собираНИИ ионов

где ٥ —доза за время облучения ،; 0 —постоянный коэффициент.

Чувствительность тем выше, чем больше объем камеры и чем меньше ее электрическая емкость.

Условие 1 مل)حر(حي означает, что допускается некоторое измене-

.ние эффективности собирания ИОНО'В от 1 до مل', в этих пределах

принимается 1 ==(مل)عد. правом٠очность такого допущения определяется тр'ебуемой точностью измерения; чем меньше'مل', тем боль- '-ше погрешность, происходящая вследствие предположения о пол-

ном собирании ионов. 4т٠обы О'Ценить допустимое минимальное значение مل', необходимо знать зависимость эффективности с-обира- НИЯ ионов от времени облучения. Если условия 'Облучения таковы, что 'Пренебречь рекомбинацией нельзя, связь между ДОЗО'Й И'Злуче-

88

ния и изменением потенциала на камере выражается уравнением

(«минус» означает, что разность потенциалов уменьшается). Так как О = ад1., получаем уравнение (26.5).

Явный вид функции 1(1}) в уравнении (26.5) зависит от гео­ метрической формы камеры и характера облучения (непрерывное или импульсное).

При непрерывном облучении ٢(،7) определяется формулой (22.6). При практических измерениях можно использовать сред­ нюю эффективность собирания /٠р, которая связывает١фактическое изменение разности потенциалов (Л70—٤/،) с тем, которое было бы в отсутствие рекомбинации:

ио—Щ={срьи,

где &и определяют по формуле (26.3). Отсюда, учитывая соотно­ шения (26.4) и (26.5), получаем

،٠٠/^٦٢؛•

Зависимость (26.8) справедлива для камер любых форм, если вместо к подставлять величину соответствующего эквивалентного зазора. Типичные графики, соответствующие зависимости (26.8), представлены на рис. 23; с помощью подобных графиков можно

производить необходимые практические расчеты.

При импульсном облучении конденсаторных камер следует различать два случая: разрядка камеры обусловлена серией ма­ лых импульсов ионизации или одним большим импульсом.

При импульсном облучении камеры с частотой V можно полу­

89