Устройство камер

Ионизационные камеры могут быть самых различных конфигураций (плоские, цилиндрические, сферические) и объемов (от долей 1 см³ при измерениях тепловыделения в экранах реакторов до десятков и сотен литров при исследовании распределения рассеянного излучения в воздухе). Основные особенности ионизационных камер можно проиллюстрировать на примере плоской камеры, схема которой изображена на рис. 2.2. На этом же рис. показана и схема подключения камеры к измерителю тока. Электроды камеры необходимо тщательно изолировать друг от друга. Сопротивление изоляции и приложенное рабочее напряжение U _о определяют, в конечном счете, тот минимальный ток, созданный за счет ионизации, который можно измерить в камере.

Рис. 2.2. Устройство плоской ионизационной камеры: 1 – электроды; 2 – изоляторы; 3 – охранные кольца; 4 – корпус камеры

Чем меньше величина измеряемого тока, тем больше должно быть сопротивление изоляторов. Изоляторы должны обладать хорошим поверхностным сопротивлением. Это, в частности, предъявляет ряд требований к материалам изоляторов – они должны хорошо обрабатываться, не адсорбировать влагу, быть устойчивыми к облучению и т.д. Такие изоляторы, как тефлон и полистирол, в больших полях ионизирующего излучения изменяют свои электриче­ские свойства – их сопротивление уменьшается. Поэтому при больших интегральных потоках или при больших мощностях излучения лучше использовать неорганические изоляторы, такие, как кварц и окись алюминия. Удельное объемное сопротивление многих изоляторов достаточно велико, и токи утечки получаются малые по сравнению с током, обусловленным космическим излучением и естественной радиоактивностью. Но токи утечки по поверхности изоляторов могут быть значительно больше токов утечки за счет внутреннего сопротивления изоляторов.

Прежде чем рассмотреть пути уменьшения токов утечки, остановимся на другой причине, определяющей нижний предел измеряемых токов, – на космическом фоне и активности всех материалов. Одна α-частица в 1 час создает ток, средняя величина которого около 10^-17 а.Многие материалы испускают некоторое количество α-частиц. Так, с площади 100 см²стали испускается примерно 3α - частица/час, а со 100 см²припоя – около 3000 α - частица/час. Космическое излучение и почва дают до 2·10^-18 а с 1 cм³ камеры.

Таким образом, для камер объемом до 100 см³при необходимо­сти измерения малых токов следует добиваться, чтобы токи утечки были менее 10^-16 а. Их можно уменьшить, используя охранные электроды. Применение охранного электрода позволяет иметь небольшую, близкую к нулю разность потенциалов между охранным электродом и собирающим. Это особенно наглядно видно на диаграмме эквивалентных схем камеры с охранным электродом и без него (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема цилиндрической камеры: без охранного кольца (а) и с ним (б) эквивалентные схемы включения камер: R_и = R₁ + R₂ – сопротивление изоляторов камеры; R – нагрузочное сопротивление

Применение охранных электродов позволяет получить токи утечки меньше 10^-16 а, т.е. токи, величина которых мала в сравнении с токами, обусловленными космическим излучением в камерах ус объемом более 100 см³.Не менее важное значение охранные электроды имеют и для выравнивания поля в камерах. При точных намерениях токов, вызванных ионизирующим излучением, необходимо точно определить рабочий объем камеры и быть уверенным, что в нем поле достаточно для получения токов насыщения.

Поиск по сайту: