1.2 йонизация камера
Схема йонизация камера, която събира йони, получени от йонизация на газ. Две проводими електроди, катод и анод, високо напрежение се прилага. Частиците преминават през газ създава йони, където положителните йони се движат към катода, а отрицателна - към анода.
Камерата за йонизация, устройство за проучването и записване на ядрени частици и радиация, ефектът на която се основава на способността на бързо заредени частици да предизвика йонизация на газа.
1.2.1 Принципите и основните характеристики
Един йонизация камера или йонизация ток се измерва, или електрически заряди, срещащи се в обема на газ. За разделянето на противоположни заряди се прилага към обема на газ определен потенциална разлика. Напрежение се подава към елементите на камерата за йонизация, наречени електроди. Те ограничи работен обем на камерата за йонизация, т.е. обемът на газа, преминаващ през йонизация ток. Напрежението на всеки електрод се определя от специфичния дизайн на камерата на йонизация, налягането и естеството на газ за пълнене. Тя трябва да гарантира притока на газ през текущата насищане. След това напрежение всички йони, образувани чрез ядрено облъчване в работен обем, падне върху електродите, и йонизация камера има максимална
Фиг. 3. Схемата на камерата за йонизация
Съгласно чувствителността на детектора за разбиране минималната йонизация ток, който може да бъде измерена чрез детектор. Колкото по-висока чувствителност, по-ниска интензивност на излъчване открива чрез детектор. силно чувствителна йонизация
камери измерва токове до 10 -15 A.
Йонизационните камери се управляват при напрежения, съответстващи на тиха несобствен-поддържане отговорност в газа (фиг. 2, части I и II), обикновено в насищане област ток (раздел II). Работно напрежение е избран в средата на платото.
Когато се работи при напрежение йонизация камера в насищане ток плато J п варира линейно като функция на радиация интензитет I. Нека за единица време във всяка единица обем на газ се получава N = BE / ε йонни двойки, където Е - частици, б - частиците част от енергия се абсорбира за единица обем на газ, и ε енергия на образуване на йонна двойка. Тъй като обемът на изместване на специфичното камера е постоянно, ток на насищане
пропорционално на интензивността на излъчване I.
Тази критична модел се използва за измерване на ядрена радиация йонизация камера. амперметър може да се калибрира в единици на ток, и интензивността на излъчване единици, което опростява обработката на резултатите от измерването.
Преди да се изясни характеристиките на освобождаване на газ в камерата за йонизация, йонизация ток находка връзка J Н. на Нека йон плътност на единица обем на газ, генериран във всеки момент N йонни двойки. Част от йонни двойки, алфа N 2. рекомбинира и друга част, N- α N 2 = N (1 - α N). Това се случва на електродите. Произведението на последния продукт е на начално зареждане д и получи работен обем V. Обратна връзка ток насищане ток J н J = ENV. N йон плътност съотношение α и рекомбинацията в областта на закона на Ом и ток насищане:
Токът на йонизация е представена като продукт на два фактора. Първият фактор J п е насищане ток. Той се среща в газа, ако йони не рекомбинират и е пропорционална на N. йон плътност Вторият фактор (1- α N) е равна на фракцията на йони, въведени от газа към електродите. Това зависи от коефициента на рекомбинация на, и плътността на йони N. Ако постоянни алфа коефициент за увеличаване N. йон плътност ще се увеличи не само текущия J п. но рекомбинация на йони. Следователно, плътността на йонния ток засяга по два начина допринася J. J. възходящ ток и в същото време инхибира този растеж. Степента на влияние на всеки процес зависи J. промяна ток с увеличаване на напрежението в електродите намалява рекомбинация коефициент α. и тока клони към насищане ток J п. В района на насищане, почти всички йони се събират на електродите. Въпреки това, на платото е с лек наклон, както е
Коефициент на рекомбинация не е нула. Следователно, една малка част от йоните рекомбинация. С увеличаване на напрежението дял рекомбиниращите йони става по-малка, а токът на платото J леко се увеличава.
Плътността на N йони и коефициент рекомбинация а определя от няколко фактора. йон плътност е свързана с интензитет радиация, естеството и налягането на газа. алфа на коефициента е функция не само на напрежението на електродите, но също така и свойствата на газ (Nature, налягане, температура). Вследствие на йонизация тока зависи от няколко променливи. Когато последиците от една стойност за текущата J намерят друга постоянна. С нарастването на интензивността на излъчване I повишена йонна плътност N. и следователно тяхната рекомбинация. С цел намаляване на рекомбинация, е необходимо да се увеличи напрежението. Тогава скоростта на йоните увеличава и намалява коефициента на рекомбинация. Поради тази разлика в скобите на уравнение (2) има тенденция да единство и йонизация ток - на ток насищане. Промяна на скоростта на рекомбинация на йоните с увеличаване на интензивността аз в началото плато смени към по-високи напрежения. От границата на зоната на пропорционалност остава същата, по-късия ширината на платото.
Точката за операционната винаги е препоръчително да се избере едно плато за запазване на пропорционалността на йонизация ток и интензивността на радиация. Въпреки това, в камерата йонизация във висока радиация полеви интензивности рекомбинация на йони може да е толкова значима, че най-много до границата на пропорционалност не може да достигне режим на насищане. закон Площ на Ом в този случай отива директно на диапазона на пропорционалност, както и волт-амперна характеристика не платото. Плътността на молекулите на газа е пропорционално на налягането. Следователно, при различни налягания ядрена радиация постоянен интензитет създава неравномерно брой йонни двойки на единица обем. С увеличаване на плътността на налягане йон става по-голям и рекомбинацията на йони се увеличава. Следователно, с увеличаване на налягането се увеличава плътността на йони и намалява фракция на йони, които не участват в процеса на рекомбинация.
Конкуренцията между тези два ефекта обясни настоящата йонизация J зависимост от налягането (фиг. 4). Първо, настоящите нараства монотонно. В малък обхват на налягането, което е характерно за всеки газ йонизация ток пропорционално р налягане. Например, аргон J линейност на текущата промяна се наблюдава на налягането р в обхвата от 0.5-1.2 атм за въздух - от 1 до 40 атм и др След това настоящата J се максимизира ... Когато налягане, съответстващо на максималния ток J макс. промени в размера на образуване и рекомбинация на йоните са равни по големина и противоположни по знак. След сегашната максимална рекомбинация на йоните става много голям. По-нататъшно увеличение на скоростта на рекомбинация на йони се увеличава налягането бързо йон скорост формация, така йонизация ток започва да намалява монотонно. Измененията в налягането на газ както от долната и горната граница на насищане напрежение региона. първоначалното напрежение става по-голям с увеличаване на налягането. Въпреки това, горната напрежението се измества към по-висока област. Електроните в гъста газове имат по-малка средна свободен път, отколкото в по-малка плътност. Енергията, че електронът получава от електрическо поле в
безплатно в пътя, в първия случай е по-малък от втория. За да се ускори електрона на енергия по-голяма от йонизационна енергия на молекулите, по-високо напрежение е необходимо.
Фиг. 4. Зависимостта на йонизация ток на налягането на газа в камерата за йонизация.
Броят на йони, получени в 1 cm 3 от работен обем при иначе еднакви условия (налягане, интензитет на лъчение, и така нататък. D.), зависи от естеството на газа (плътността на атомната електрон газ равен на броя на атомните електрони в 1 cm 3 на газ, и енергията образуване на йонни двойки). Когато същото налягане и обема на газа в йонизация ток на камерата за йонизация напълнена с аргон (Z = 18, ε = 27 ЕГ) е по-висока от
на йонизация камера напълнена с азот (Z = 7, ε = 32 ЕГ).
Средната скорост на топлинната движение на молекули и йони в газа е пропорционална на температурата. ГАЗ причинява по-интензивен топлинен движение на йони и йони рекомбинация увеличава. В режим на насищане, този ефект е малка, тъй като скоростта на движение на йоните в посока на електрическото поле е много по-голяма от скоростта на термична.
Свързани статии