Іонізаційні камери

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

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»