Такие устройства являются наиболее распространенными датчиками ионизирующих излучений. Радиоактивные частицы при прохождении через камеру вызывают ионизацию и возбуждение молекул газа. Для запуска процесса ионизации частица должна обладать энергией превышающей энергию ионизации. В присутствии электрического поля перемещение ионов обусловливает протекание электрического тока в цепи преобразователя.
.files/image2418.jpg)
Рис. 15.2 Схема ионизационной камеры (А), вольт-амперная характеристика (Б) устройства.
Счетчики и регистраторы ионизирующего излучения Наилучшей разрешающей способностью среди современных датчиков радиационных излучений обладают твердотельные полупроводниковые датчики(нелинейный материал). Основное достоинство полупроводниковых детекторов заключается в очень малой величине энергии «ионизации» (на порядок меньше чем при ионизации газа). Для этой цели с 1960 годов используют германиевые и кремниевые диоды (чувствительность у диода на порядок выше, чем просто у полупроводника). Для повышения чувствительности их также охлаждают до сверхнизких температур. В последнее время разработан ряд преобразователей на базе теллуридов кадмия, йодида ртути и др. Их большой атомный номер обеспечивает высокочувствительную регистрацию ионизирующего излучения.
При эксплуатации полупроводниковых преобразователей необходимо учитывать некоторые особенности: наличие зоны нечувствительности и возможность радиационного повреждения устройства. Детектирование нейтронов происходит не напрямую, а в результате регистрации вторичных событий, сопровождающих ядерную реакцию
.files/image2420.jpg)
.files/image2422.jpg)
Рис. 15.3 Счетчик Гейгера и детектор с p – n переходом.
Для визуализации полей рентгеновского излучения в медицинских приборах и аэрокосмической технике используют ПЗС - камеры. Их высокая чувствительность (накопление заряда) позволяет существенно снизить дозу облучения, получаемого пациентом, а маленькие размеры датчиков расширяют область их использования. Принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера Это устройство позволяет считать число частиц, попадающих в устройство. Принцип его действия основан на ионизации газа под действием различных видов ионизирующего излучения.
Счетчик представляет собой геометрически запаянную стеклянную трубку, к внутренним стенкам которой прилегает катод – тонкий металлический цилиндр; анодом служит тонкая проволока, натянутая по центрально оси счетчика. Рабочее напряжение составляет сотни вольт.
Если в счетчик попала хотя бы одна ионизирующая частица, то она создает одну паров ионов ( один положительный ион и один электрон) Положительный ион и электрон движутся в поле с одинаковой напряженностью, но длина свободного пробега электрона много больше длины свободного пробега положительного иона, поэтому электрон является более эффективным ионизатором. Под действием электрического поля кинетическая энергия электронов возрастает и становится больше энергии ионизации атомов газовой смеси, поэтому при взаимодействии образовавшегося электрона с атомами образуются новые ионы и электроны. Происходит ударная ионизация газа. При ударной ионизации и высокой напряженности электрического поля в газе создается ионная лавина.
Вторичные электроны, возникающие за счет ударной ионизации, также разгоняются полем и в свою очередь ионизируют встречные атомы и молекулы. В результате такой цепной реакции даже небольшое число электронов, возникающее в результате внешней ионизации, резко увеличивает электропроводность газа, вследствие чего по резистору течет ток и на его концах возникает импульс напряжения, который через конденсатор поступает на вход пересчетного устройства.
Высокий потенциал, который первоначально находился на аноде, переключается на резистор, напряженность электрического поля внутри счетчика убывает, вследствие чего уменьшается кинетическая энергия электронов, что приводит прекращению режима газового усиления.
Для усиления гашения самостоятельного разряда используют внутреннее гашение, для этого в смесь газа добавляют пары многоатомного газа, например пары этилового спирта или используют специальные радиосхемы.
Характеристики счетчика.
- Время образования и гашения импульса в счетчике, в течение которого она не регистрирует вновь попадающие в нее частицы, называют мертвым временем счетчика. При внешнем гашении оно порядка 10-2 с, для самогасящихся трубок 10-3-10-4с.
- Минимальное время, которое должно разделять следующие друг за другом частицы, чтобы они были сосчитаны как две, называют разрешающее время.
- Число импульсов, которое может зарегистрировать счетчик в единицу времени, называют максимальной скоростью или разрешающей способностью счетчика. Оно составляет 100имп./с при внешнем гашении и 103-104 имп./с для самогасящихся трубок.
Сводная таблица детекторов.
.files/image2424.jpg)
