Ионизационная камера

Принцип работы ионизационной камеры. В прос­тейшем случае ионизационная камера состоит из двух параллельных металлических пластин — электродов, пространство между которыми заполняется воздухом или другим газом и является чувствительным объе­мом камеры. К электродам камеры прикладывается некоторая разность потенциалов от источника постоянного напряжения (см. рис.).

Если к камере поднести радиоактивный источник, то его излучение, взаимодействуя с атомами и моле­кулами газа, заполняющего чувствительный объем, производит их ионизацию. В пространстве между электродами из электрически нейтральных атомов и молекул газа образуются электроны и положительные ионы. При неизменных условиях число пар ионов, образованных в 1 см³ чувствительного объема в еди­ницу времени, определяется видом и мощностью экс­позиционной и поглощенной доз.

Рис. Схема включения ионизационной камеры

Если разность потенциалов между электродами отсутствует, то ионы в камере находятся в состоянии хаотического теплового движения, при этом они сталкиваются между собой и рекомбинируют, снова образуя электрически нейтральные атомы и молекулы. Число рекомбинирующих пар ионов в 1 см³ в едини­цу времени п_р пропорционально произведению кон­центрации положительных п₊ и отрицательных n_- ионов, находящихся в 1 см³ объема камеры:

где а — коэффициент рекомбинации, зависящий от температуры, физико-химических свойств и давления газа в камере.

Если отрицательный заряд образован электрона­ми, то в воздухе коэффициент рекомбинации состав­ляет от 10^-7 до 10^-10 см³/с Уравнение справедливо в том случае, если ионизация равномерно распреде­лена по всему объему. Если в отдельных местах чув­ствительного объема камеры имеется высокая локаль­ная концентрация ионов, как, например, вдоль сле­дов -частиц, то скорость локальной рекомбинации будет значительно больше. .

По истечении небольшого промежутка времени в газе устанавливается динамическое равновесие между числом образующихся, и числом рекомбинирующих пар ионов, т.е.

.

Поскольку при отсутствии разности потенциалов на электродах камеры электроны и положительные ионы не совершают направленного движения, ток в цепи камеры, называемый ионизированным током, ра­вен нулю. Если между электродами камеры создать некото­рую разность потенциалов, тогда электроны и поло­жительные ионы наряду с тепловым движением бу­дут совершать еще и поступательное движение в направлении действия сил электрического поля. Элек­троны будут двигаться к положительному электроду; а положительные ионы — к отрицательному. При движении к электродам электроны и положительный ионы сталкиваются между собой и рекомбинируют.

Благодаря наличию электрического поля средняя скорость движения ионов между двумя столкновения­ми увеличится; вследствие чего число рекомбинирую­щих пар ионов уменьшится и часть из них достигает электродов камеры, где и нейтрализуется. Направ­ленное движение электронов и положительных ионов вызовет протекание тока в цепи камеры, величина которого будет определяться числом пар ионов, нейт­рализующихся на электродах камеры в единицу вре­мени. Увеличение напряжения на электродах камеры приводит к увеличению средней скорости движения ионов, а следовательно, к уменьшению числа реком­бинирующих пар. Число ионов, достигающих электро­дов и нейтрализующихся на них, увеличивается, и соответственно увеличивается ионизационный ток в цепи камеры, который может быть измерен с помо­щью гальванометра.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 180; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!