Відмінності між версіями «Іонізаційні камери»

Матеріал з Вікі ЦДУ
Перейти до: навігація, пошук
 
(не показано 28 проміжних версій цього учасника)
Рядок 1: Рядок 1:
 +
 
[[Категорія:Потребують опису. МІТ]]
 
[[Категорія:Потребують опису. МІТ]]
 +
[[Категорія:Музей історії техніки]]
 +
[[Файл:Emblema-MIT.png|80px|справа]]
 
''Єлькін Валентин, 36 група'''
 
''Єлькін Валентин, 36 група'''
==Іонізаційна камера==
+
==Загальний опис (принцип дії)==
[[Файл:Ionisation_chambe.jpg|міні]]. <br>
+
'''Іонізаційна камера''' по своїй суті є повітряним або газовим електричним конденсатором, до електродів якого прикладена різниця потенціалів. <br>
'''Іонізаційна камера''' <br>
+
по своїй суті є повітряним або газовим електричним конденсатором, до електродів якого прикладена різниця потенціалів. <br>
+
 
При попаданні іонізуючих часток в простір між електродами там утворюються електрони та іони газу, які, переміщаючись в електричному полі, <br>
 
При попаданні іонізуючих часток в простір між електродами там утворюються електрони та іони газу, які, переміщаючись в електричному полі, <br>
 
створюють електричний струм, пропорційний до швидкості виникнення зарядів і, відповідно, й потужності дози опромінення, що фіксується апаратурою реєстрації[2]. <br>
 
створюють електричний струм, пропорційний до швидкості виникнення зарядів і, відповідно, й потужності дози опромінення, що фіксується апаратурою реєстрації[2]. <br>
 
Характерною особливістю іонізаційної камери, на відміну від інших газонаповнених давачів, є порівняно мала напруженість електричного поля в газовому проміжку, <br>
 
Характерною особливістю іонізаційної камери, на відміну від інших газонаповнених давачів, є порівняно мала напруженість електричного поля в газовому проміжку, <br>
 
таким чином струм не залежить від напруги на електродах і дорівнює добутку заряду електрона на число пар іонів.<br>
 
таким чином струм не залежить від напруги на електродах і дорівнює добутку заряду електрона на число пар іонів.<br>
 +
 +
==Історична довідка==
 +
У 1912 році фізик Віктор Гесс проводив експеримент з іонізаційній камерою, встановленою на повітряній кулі.<br>
 +
Що це за камера, запитаєте ви мене? Це такий герметичний ящик, наповнений газом з двома електродами, між якими <br>
 +
створюється велика напруга. Альфа, бета і гамма-випромінювання, що іонізують газ, а електрони та іони, що створюють електричний струм. <br>
 +
За сходимо принципам раюотают лічильники Гейгера і пожежні датчики диму. Так ось Гесс очікував виявити зменшення іонізації в <br>
 +
атмосфері із зростанням висоти, проте результат був прямо протилежним. Він вирішив, що це випромінювання, проникаюча на нашу планету з космосу, <br>
 +
а атмосфера просто розсіює його все більше з наближенням до Землі. Це зараз ми уявляємо собі природу цих частинок, а ось на початку XX пошук <br>
 +
засобів виявлення цих частинок став справжнім викликом для вчених-фізиків. Двоє чоловіків особливо просунулися у цій справі. Це були Чарльз Томас Різ Вільсон і Дональд Глейзер.<br>
  
 
==Технічні характеристики іонізаційної камери AEC Sensor ==
 
==Технічні характеристики іонізаційної камери AEC Sensor ==
 
 
 
<div style=" style="margin: auto; text-align: center;">
 
<div style=" style="margin: auto; text-align: center;">
 
{| class="wikitable" border="1" width="50%"
 
{| class="wikitable" border="1" width="50%"
Рядок 53: Рядок 61:
 
</div>
 
</div>
  
[[Файл:RTG_radiation_measurement.jpg|міні]]
 
 
==Сфера застосування ==
 
==Сфера застосування ==
Іонізаційні камери дозволяють вимірювати не тільки альфа-, бета- або гамма-випромінювання, але й нейтронне випромінювання, що досить важко, так як нейтрони не несуть заряду і їх проходження через газовий об'єм камери не приводить до іонізації газу, яку можна було б виміряти.
+
Іонізаційні камери дозволяють вимірювати не тільки альфа-, бета- або гамма-випромінювання, але й нейтронне випромінювання, що досить важко, так як <br>
 
+
нейтрони не несуть заряду і їх проходження через газовий об'єм камери не приводить до іонізації газу, яку можна було б виміряти<br>.
Для вимірювання потоку нейтронів камеру розділяють на дві однакових частини. У першій половині вимірюють фонову іонізацію газу від альфа-, бета- чи гамма-випромінювання, у другій частині камери на стінки наносять бор-10 (для іонізаційних камер, що вимірюють великі потоки нейтронів в ядерних реакторах) або уран-235 (для камер, що вимірюють малі потоки нейтронів). При захопленні нейтрона ядром урану-235 відбувається вимушений поділ ядра і додаткова іонізація газу в об'ємі камери осколками поділу. Бор-10 при захопленні нейтрона розпадається на ядро літію-7 і альфа-частку. Різниця в іонізації обох об'ємів камери є пропорційною до потоку нейтронів. Варіант іонізаційної камери з ураном-235 (чи іншим ізотопом, що зазнає поділу ядра) на електродах називається камерою поділу. Іноді камеру заповнюють газоподібною сполукою 10BF3 — трифторидом бору-10, що дозволяє покращити ефективність реєстрації осколків.
+
  
При вимірюванні потоків нейтронів іонізаційні камери можуть працювати в трьох режимах:
+
Для вимірювання потоку нейтронів камеру розділяють на дві однакових частини. У першій половині вимірюють фонову іонізацію газу від альфа-, бета- чи гамма-випромінювання, <br>
 +
у другій частині камери на стінки наносять бор-10 (для іонізаційних камер, що вимірюють великі потоки нейтронів в ядерних реакторах) або уран-235 (для камер, що вимірюють малі <br>
 +
потоки нейтронів). При захопленні нейтрона ядром урану-235 відбувається вимушений поділ ядра і додаткова іонізація газу в об'ємі камери осколками поділу. Бор-10 при захопленні <br>
 +
нейтрона розпадається на ядро літію-7 і альфа-частку. Різниця в іонізації обох об'ємів камери є пропорційною до потоку нейтронів. Варіант іонізаційної камери <br>
 +
з ураном-235 (чи іншим ізотопом, що зазнає поділу ядра) на електродах називається камерою поділу. Іноді камеру заповнюють газоподібною сполукою 10BF3 — трифторидом бору-10,<br>
 +
що дозволяє покращити ефективність реєстрації осколків.<br>
  
імпульсному — при вимірюванні малих потоків нейтронів;
+
При вимірюванні потоків нейтронів іонізаційні камери можуть працювати в трьох режимах:<br>
струмовому — при вимірюванні великих потоків нейтронів;
+
флуктуаційному — середнє між імпульсним і струмовим режимами.
+
Використовується на АЕС в апаратурі контролю нейтронного потоку (АКНП) для вимірювання нейтронної потужності реактора.
+
  
==Варіанти конструкцій ==
+
імпульсному — при вимірюванні малих потоків нейтронів;<br>
Варіюючи форму електродів іонізаційної камери, склад і тиск газу, що наповнює її, забезпечують найкращі умови для реєстрації певного виду випромінювання. В іонізаційних камерах для дослідження часток з коротким пробігом джерело поміщають усередині камери або в корпусі роблять тонкі вхідні віконця із слюди або синтетичних матеріалів. У іонізаційних камер для дослідження гамма-випромінювань іонізація обумовлена вторинними електронами, вибитими з атомів газу або стінок іонізаційної камери. Чим більшим є об'єм іонізаційної камери, тим більше іонів утворюють вторинні електрони. Тому для вимірювання γ-випромінювання малої інтенсивності застосовують іонізаційні камери великого об'єму (декілька літрів і більше).
+
струмовому — при вимірюванні великих потоків нейтронів;<br>
 +
флуктуаційному — середнє між імпульсним і струмовим режимами.<br>
 +
Використовується на АЕС в апаратурі контролю нейтронного потоку (АКНП) для вимірювання нейтронної потужності реактора.<br>
  
==Класифікація ==
+
'''Струмові іонізаційні камери'''<br>
+
Варіюючи форму електродів іонізаційної камери, склад і тиск газу, що наповнює її, забезпечують найкращі умови для реєстрації певного виду випромінювання.<br>
У струмових (інтегруючих) іонізаційних камерах гальванометром вимірюється сила струму, що створюється електронами й іонами. Залежність струму від напруги (вольтамперна характеристика) іонізаційної камери — має горизонтальну ділянку, де струм не залежить від напруги (струм насичення). Це відповідає повному збиранню на електродах іонізаційної камери усіх електронів та іонів, що утворилися. Ця ділянка зазвичай є робочою областю іонізаційної камери. Струмові іонізаційні камери дають інформацію про загальну інтегральну кількість іонів, що утворилися за одиницю часу. Вони зазвичай використовуються для вимірювання інтенсивності випромінювань і для дозиметричних вимірювань. Оскільки іонізаційні струми в іонізаційних камерах зазвичай малі (10−10…10−15А), то вони підсилюються за допомогою підсилювачів постійного струму.
+
В іонізаційних камерах для дослідження часток з коротким пробігом джерело поміщають усередині камери або в корпусі роблять тонкі вхідні віконця із слюди або синтетичних матеріалів. <br>
 +
У іонізаційних камер для дослідження гамма-випромінювань іонізація обумовлена вторинними електронами, вибитими з атомів газу або стінок іонізаційної камери. Чим більшим є об'єм іонізаційної камери, тим більше іонів утворюють вторинні електрони. Тому для вимірювання γ-випромінювання малої інтенсивності застосовують іонізаційні камери великого об'єму (декілька літрів і більше).
  
'''Імпульсні іонізаційні камери'''<br>
+
==Фото, відео-матеріали==
В імпульсних іонізаційних камерах реєструються і вимірюються імпульси напруги, яка виникає на резисторі при протіканні по ньому іонізаційного струму, викликаного проходженням кожної частки. Амплітуда і тривалість імпульсів залежать від величини опору, а також від ємності. Для імпульсної іонізаційної, що працює в області струму насичення, амплітуда імпульсу пропорційна енергії, втраченою часткою в об'ємі іонізаційної камери. Зазвичай об'єктом дослідження для імпульсних іонізаційних камер є сильно іонізуючі з коротким шляхом пробігу частки, які здатні повністю загальмуватися в міжелектродному просторі (α-частки, осколки ядер при поділі). В цьому випадку величина імпульсу іонізаційної камери є пропорційною повній енергії частки і розподіл імпульсів за амплітудами відтворює розподіл часток за енергіями, тобто дає енергетичний спектр часток. Важливою характеристикою імпульсної іонізаційної камери є її роздільна здатність, тобто точність вимірювання енергії окремої частки. Для α-часток з енергією 5 МеВ роздільна здатність досягає 0,5%.
+
[[Файл:RTG_radiation_measurement.jpg|330px]]
 +
[[Файл:Ionisation chambe.jpg|200px]]
 +
[[Файл:10244.jpg |200px]]
  
 
==Список використаних джерел==
 
==Список використаних джерел==
  
Абрамов А. И., Казанский Ю. А., Матусевич Е. С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М.: Атомиздат, 1977. — 528 с.<br>
+
*1 Абрамов А. И., Казанский Ю. А., Матусевич Е. С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М.: Атомиздат, 1977. — 528 с.<br>
Иванов В. И. Курс дозиметрии: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 400 с. — ISBN — 5-283-02968-9 <br>
+
*2 Иванов В. И. Курс дозиметрии: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 400 с. — ISBN — 5-283-02968-9 <br>
Сидоренко В. В., Кузнецов Ю. А., Оводенко А. А. Детекторы ионизирующих излучений на судах: Справочник. — Л.: Судостроение, 1984. — 240 с.<br>
+
*3 Сидоренко В. В., Кузнецов Ю. А., Оводенко А. А. Детекторы ионизирующих излучений на судах: Справочник. — Л.: Судостроение, 1984. — 240 с.<br>
І.М.Кучерук, І.Т.Горбачук, П.П.Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Київ: Техніка.<br>
+
*4 І.М.Кучерук, І.Т.Горбачук, П.П.Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Київ: Техніка.<br>
[https://books.google.com.ua/books?id=ZlzXCQAAQBAJ&pg=PA108&dq=%D0%86%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B7%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D1%96&hl=ru&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=%D0%86%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B7%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D1%96&f=false Іонізаційна камера]
+
*5 [https://books.google.com.ua/books?id=ZlzXCQAAQBAJ&pg=PA108&dq=%D0%86%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B7%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D1%96&hl=ru&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=%D0%86%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B7%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D1%96&f=false Іонізаційна камера]
 +
*6  [http://www.orau.org/ptp/collection/ionchamber/ionizationchambers.htm Ionization Chambers]
 +
* 7 [http://leksika.com.ua/11871122/ure/ionizatsiyna_kamera «Іонізаційна камера»]

Поточна версія на 19:18, 21 травня 2017

Emblema-MIT.png

Єлькін Валентин, 36 група'

Загальний опис (принцип дії)

Іонізаційна камера по своїй суті є повітряним або газовим електричним конденсатором, до електродів якого прикладена різниця потенціалів.
При попаданні іонізуючих часток в простір між електродами там утворюються електрони та іони газу, які, переміщаючись в електричному полі,
створюють електричний струм, пропорційний до швидкості виникнення зарядів і, відповідно, й потужності дози опромінення, що фіксується апаратурою реєстрації[2].
Характерною особливістю іонізаційної камери, на відміну від інших газонаповнених давачів, є порівняно мала напруженість електричного поля в газовому проміжку,
таким чином струм не залежить від напруги на електродах і дорівнює добутку заряду електрона на число пар іонів.

Історична довідка

У 1912 році фізик Віктор Гесс проводив експеримент з іонізаційній камерою, встановленою на повітряній кулі.
Що це за камера, запитаєте ви мене? Це такий герметичний ящик, наповнений газом з двома електродами, між якими
створюється велика напруга. Альфа, бета і гамма-випромінювання, що іонізують газ, а електрони та іони, що створюють електричний струм.
За сходимо принципам раюотают лічильники Гейгера і пожежні датчики диму. Так ось Гесс очікував виявити зменшення іонізації в
атмосфері із зростанням висоти, проте результат був прямо протилежним. Він вирішив, що це випромінювання, проникаюча на нашу планету з космосу,
а атмосфера просто розсіює його все більше з наближенням до Землі. Це зараз ми уявляємо собі природу цих частинок, а ось на початку XX пошук
засобів виявлення цих частинок став справжнім викликом для вчених-фізиків. Двоє чоловіків особливо просунулися у цій справі. Це були Чарльз Томас Різ Вільсон і Дональд Глейзер.

Технічні характеристики іонізаційної камери AEC Sensor

Камери AEC Sensor
Азон енергії/напруга на трубці (40 ... 150) кВ
Діапазон інтенсивності дози (0,5 ... 1000) мкГр/с
Діапазон дози опромінення1) (1 ... 100) мкГр
Роздільна здатність (можна вибирати) 0,025 мкГр
Діапазон часу опромінення1) 1 мс ... 10 с
Відмінність у чутливості між полями детектора < 5%
Коефіцієнт ослаблення1) < 1,04
Алюмінієвий еквівалент < 0,75 mm Al
Напруга живлення (позитивна і негативна) ±(11,5 ... 16)V DC
Цифровий вихід (RS 422), тривалість імпульсу 2 мкс
Модуль для лінійної зміни напруги 0 ... 10 В

Сфера застосування

Іонізаційні камери дозволяють вимірювати не тільки альфа-, бета- або гамма-випромінювання, але й нейтронне випромінювання, що досить важко, так як
нейтрони не несуть заряду і їх проходження через газовий об'єм камери не приводить до іонізації газу, яку можна було б виміряти
.

Для вимірювання потоку нейтронів камеру розділяють на дві однакових частини. У першій половині вимірюють фонову іонізацію газу від альфа-, бета- чи гамма-випромінювання,
у другій частині камери на стінки наносять бор-10 (для іонізаційних камер, що вимірюють великі потоки нейтронів в ядерних реакторах) або уран-235 (для камер, що вимірюють малі
потоки нейтронів). При захопленні нейтрона ядром урану-235 відбувається вимушений поділ ядра і додаткова іонізація газу в об'ємі камери осколками поділу. Бор-10 при захопленні
нейтрона розпадається на ядро літію-7 і альфа-частку. Різниця в іонізації обох об'ємів камери є пропорційною до потоку нейтронів. Варіант іонізаційної камери
з ураном-235 (чи іншим ізотопом, що зазнає поділу ядра) на електродах називається камерою поділу. Іноді камеру заповнюють газоподібною сполукою 10BF3 — трифторидом бору-10,
що дозволяє покращити ефективність реєстрації осколків.

При вимірюванні потоків нейтронів іонізаційні камери можуть працювати в трьох режимах:

імпульсному — при вимірюванні малих потоків нейтронів;
струмовому — при вимірюванні великих потоків нейтронів;
флуктуаційному — середнє між імпульсним і струмовим режимами.
Використовується на АЕС в апаратурі контролю нейтронного потоку (АКНП) для вимірювання нейтронної потужності реактора.


Варіюючи форму електродів іонізаційної камери, склад і тиск газу, що наповнює її, забезпечують найкращі умови для реєстрації певного виду випромінювання.
В іонізаційних камерах для дослідження часток з коротким пробігом джерело поміщають усередині камери або в корпусі роблять тонкі вхідні віконця із слюди або синтетичних матеріалів.
У іонізаційних камер для дослідження гамма-випромінювань іонізація обумовлена вторинними електронами, вибитими з атомів газу або стінок іонізаційної камери. Чим більшим є об'єм іонізаційної камери, тим більше іонів утворюють вторинні електрони. Тому для вимірювання γ-випромінювання малої інтенсивності застосовують іонізаційні камери великого об'єму (декілька літрів і більше).

Фото, відео-матеріали

RTG radiation measurement.jpg Ionisation chambe.jpg 10244.jpg

Список використаних джерел

  • 1 Абрамов А. И., Казанский Ю. А., Матусевич Е. С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М.: Атомиздат, 1977. — 528 с.
  • 2 Иванов В. И. Курс дозиметрии: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 400 с. — ISBN — 5-283-02968-9
  • 3 Сидоренко В. В., Кузнецов Ю. А., Оводенко А. А. Детекторы ионизирующих излучений на судах: Справочник. — Л.: Судостроение, 1984. — 240 с.
  • 4 І.М.Кучерук, І.Т.Горбачук, П.П.Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Київ: Техніка.
  • 5 Іонізаційна камера
  • 6 Ionization Chambers
  • 7 «Іонізаційна камера»