Ионизационные камеры в дозиметрии

Важнейшей характеристикой ионизационной камеры является вольт–амперная характеристика, представляющая собой зависимость тока, протекающего через ионизационную камеру, от приложенной к ее электродам разности потенциалов.

Рисунок . Вольт-амперная характеристика ионизационной камеры

Значение ионизационного тока в области «2» называют током насыщения i_нас, однозначно связано с числом пар ионов, образованных излучением в чувствительном объеме камеры:

i_нас = N∙e,

N – число пар ионов, е – заряд иона, численно равный заряду электрона.

Если интенсивность излучения остается постоянной по всему объему камеры (равномерная ионизация), то имеет место соотношение:

I_нас = N₀·V₀∙e, где:

N₀ – число пар ионов, образуемых излучением в 1 см³ за 1 с, V₀ – чувствительный объем камеры, см³.

Следовательно, зная объем камеры и измерив ток насыщения, можно легко определить число пар ионов, образуемых излучением в 1 см³ воздуха за 1 с, то есть измерить мощность дозы ионизирующего излучения. Таким образом, ионизационная камера позволяет не только обнаружить ионизирующее излучение, но и измерить его количественно.

Практическая реализация изложенного принципа определения мощности дозы ионизирующего излучения встречает определенные трудности. Первая из них заключается в малом уровне измеряемого эффекта. Например: для камеры с чувствительным объемом 100 литров ионизационный ток равен 2,6∙10^-13 ампера при мощности эквивалентной дозе гамма–излучения, равной 28 мкЗв/ч. Поэтому схема должна содержать малошумящий блок усиления очень слабых сигналов с большим коэффициентом усиления.

Другая трудность связана с необходимостью точно знать значение чувствительного объема, для чего необходимо обеспечить однородность электрического поля между электродами камеры. Для этого иногда в конструкцию камеры вводят дополнительные электроды со специально подобранным распределением потенциалов, способствующим выравниванию собирющего электрического поля.

Ионизационные камеры, которые служат для измерения суммарного ионизационного эффекта называют токовымиилиинтегрирующимикамерами. Такого рода интегрирование (суммирование) эффекта от большого числа актов ионизации, имеющих место в чувствительном объеме камеры, достигается выбором RC – цепочки входной цепи усилителя сигналов от детектора показанной на рисунке , (для сопротивления изолятора камеры 10¹⁵ ом и емкости камеры 10^-11 ф время интегрирования около10⁴ с):

Рисунок .Схема включения ионизационной камеры

Токовая камера, в чувствительном объеме которой ионизация создается вторичными электронами, возникающими в результате взаимодействия гамма-квантов с воздухом, называется безстеночной (нормальной) камерой.

Токовая камера, в чувствительном объеме которой ионизация создается вторичными электронами, возникающими в результате взаимодействия гамма-квантов со стенками камеры, называется стеночной ионизационной камерой.

Воздух является сложным веществом (газовой смесью) и имеет эффективный атомный номер (Z_эфф = 7,64). Можно подобрать вещество стенки камеры и газ, заполняющий полость камеры с равными Z. Такие стеночные камеры называют гомогенными. Частным случаем гомогенной камеры является воздухоэквивалентная камера, эффективный атомный номер стенки которой

Z_ст = Z_возд.

В дозиметрии главной задачей является измерение энергии, поглощенной тканями человеческого телаю Эффективный атомный номер тканей тела (вода, кровь, мышцы) равен 7,42 и он близок к эффективному номеру воздуха (7,64). Это позволяет определить поглощенную энергтю для тканей тела человека по результатам измерения ионизации, создаваемой анализируемым излучением в воздухе.

Требованию воздухоэквивалентности или тканеэквивалентности отвечают материалы, имеющие одинаковые коэффициенты поглощения первичного излучения и одинаковую атомную тормозную способность для вторичных частиц. К таким материалам относятся бакелит, плексиглас, полистирол и т.п. «Ход с жесткостью» отсутствует в камерах, у которых стенки сделаны из воздухоэквивалентного материала.

Поиск по сайту: