Войти
График зависимости тока ионной пары от приложенного напряжения для проволочного цилиндрического детектора газового излучения. Детекторы газовой ионизации являются приборами обнаружения излучения, используемыми в физике элементарных частиц для обнаружения присутствия ионизирующих частиц, а в приложениях радиационной защиты для измерения ионизирующего излучения.
Они используют ионизирующий эффект излучение на газонаполненный датчик. Если частица имеет достаточно энергии, чтобы ионизировать атом или молекулу газа, образующиеся электроны и ионы вызывают ток, который может быть измеряется.
Детекторы газовой ионизации составляют важную группу приборов, используемых для обнаружения и измерения радиации. В этой статье дается краткий обзор основных типов, а более подробную информацию можно найти в статьях по каждому инструменту. На прилагаемом графике показано изменение генерации ионной пары при изменении приложенного напряжения для постоянного падающего излучения. Существует три основных практических рабочих региона, по одной из которых использует каждый тип.
Семейства детекторов ионизирующего излучения Три основных типа газовых детекторов ионизации: 1) ионизационные камеры, 2) пропорциональные счетчики и 3) трубки Гейгера-Мюллера
Все они имеют одинаковую базовую конструкцию из двух электродов, разделенных воздухом или специальным наполняющим газом, но в каждой из них используется свой метод для измерения общей количество собираемых ионных пар. Сила электрического поля между электродами, а также тип и давление наполняющего газа определяют реакцию детектора на ионизирующее излучение.
Схематическая диаграмма ионной камеры, показывающая дрейф ионов. Электроны обычно дрейфуют в 1000 раз быстрее, чем положительные ионы, из-за их гораздо меньшей массы. Ионизационные камеры работают при низкой напряженности электрического поля, выбранной таким образом, чтобы не происходило газового размножения. Ионный ток создается за счет создания «ионных пар», состоящих из иона и электрона. Ионы дрейфуют к катоду, а свободные электроны дрейфуют к аноду под действием электрического поля. Этот ток не зависит от приложенного напряжения, если устройство работает в «области ионной камеры». Ионные камеры предпочтительны для высоких мощностей доз радиации, потому что у них нет «мертвого времени»; явление, которое влияет на точность трубки Гейгера-Мюллера при высоких мощностях дозы.
Преимуществами являются хорошая равномерная реакция на гамма-излучение и точное считывание общей дозы, позволяющее измерять очень высокие мощности излучения, устойчивые высокие уровни излучения не ухудшают наполняющий газ.
К недостаткам относятся: 1) низкая мощность, требующая сложной схемы электрометра и 2) работа и точность, которые легко зависят от влажности.
Генерация дискретных лавин Таунсенда в пропорциональном счетчике. Пропорциональные счетчики работают при немного более высоком напряжении, выбранном таким образом, что генерируются дискретные лавины. Каждая ионная пара производит одиночную лавину, так что генерируется импульс выходного тока, пропорциональный энергии, выделяемой излучением. Это в области «пропорционального счета». Термин «газовый пропорциональный детектор» (GPD) обычно используется в радиометрической практике, и свойство способности обнаруживать энергию частиц особенно полезно при использовании плоских решеток большой площади для обнаружения и распознавания альфа- и бета-частиц, например, у установленного персонала. оборудование для мониторинга.
проволочная камера представляет собой многоэлектродную форму пропорционального счетчика, используемого в качестве исследовательского инструмента.
Преимущества заключаются в способности измерять энергию излучения и предоставлять спектрографическую информацию, различать альфа- и бета-частицы, а также то, что могут быть сконструированы детекторы большой площади.
Недостатки в том, что анодные проволоки хрупкие. и может терять эффективность в детекторах потока газа из-за осаждения, эффективности и работы, на которые влияет проникновение кислорода в заполняющий газ, а также из-за того, что измерительные окна легко повреждаются в детекторах большой площади.
Детекторы газов с микрорельефом (MPGD) представляют собой детекторы газов с высокой степенью детализации с субмиллиметровыми расстояниями между анодным и катодным электродами. Основными преимуществами этих микроэлектронных структур перед традиционными проволочными камерами являются: возможность скорости счета, разрешение по времени и положению, зернистость, стабильность и радиационная стойкость. Примеры MPGD: газовый электронный умножитель и микромегазовый детектор.
Визуализация распространения лавины Таунсенда с помощью УФ-фотонов Гейгера- Трубки Мюллера являются основными компонентами счетчиков Гейгера. Они работают при еще более высоком напряжении, выбранном таким образом, что каждая ионная пара создает лавину, но из-за испускания УФ-фотонов создаются множественные лавины, которые распространяются по анодному проводу, и прилегающий газовый объем ионизируется от всего лишь одного иона. парное событие. Это «зона Гейгера» операции. Импульсы тока, создаваемые ионизирующими событиями, передаются на обрабатывающую электронику, которая может визуально отображать скорость счета или дозу излучения и, как правило, в случае ручных инструментов, звуковое устройство, производящее щелчки.
Преимущества заключаются в том, что это дешевый и надежный детектор с большим разнообразием размеров и применений, большой выходной сигнал выдается из трубки, которая требует минимальной электронной обработки для простого подсчета, и она может измерять общую дозу гамма-излучения. при использовании трубки с компенсацией энергии.
Недостатки заключаются в том, что он не может измерять энергию излучения (нет спектрографической информации), он не может измерять высокие уровни излучения из-за мертвого времени, а устойчиво высокие уровни излучения ухудшают заполняющий газ.
Управление здравоохранения и безопасности Великобритании выпустило инструкцию по выбору портативного прибора для конкретного применения. Это охватывает все технологии радиационных приборов и полезно при выборе правильной технологии детектора газовой ионизации для измерительного приложения.
Детекторы дыма ионизационного типа широко используются в газовых ионизационных детекторах. Небольшой источник радиоактивного америция размещен так, чтобы он поддерживал ток между двумя пластинами, которые эффективно образуют ионизационную камеру. Если дым попадет между пластинами, где происходит ионизация, ионизированный газ может быть нейтрализован, что приведет к снижению тока. Снижение тока вызывает пожарную тревогу.
