Ионизационная камера (для нейтронов, токовый метод, диапазон измерения).

В качестве детекторов потока нейтронов или гамма квантов применяются ионизационные камеры и пропорциональные счетчики. Ионизационные камеры регистрируют только заряженные частицы, поэтому могут регистрировать нейтроны и гамма кванты по излучению заряженных частиц, возникающих при взаимодействии нейтронов и гамма квантов с веществом камеры (стенка детектора, газ в объеме детектора).

Нейтроны не имеют заряда и, следовательно, не могут быть непосредственно обнаружены по ионизационному излучению. Но нейтроны могут проникать в ядро веществ, образуя при этом новое ядро, которое склонно к распаду на составные части, обладающие зарядом и высокой энергией, а, следовательно, и хорошей ионизирующей способностью. Используя это свойство нейтронов, их обнаруживают по ионизирующей способности вторичной заряженной частицы методом детектирования. Для этого в объеме детектора нейтрона вводится специальное вещество – радиатор. При взаимодействии с радиатором нейтроны образуют вторичные заряженные частицы.

Детектор нейтронов состоит из: радиатора, заряженной частицы, ионизирующей среды и электродов, созданное в ионизирующей среде постоянного тока электрическое поле. Обычно в качестве радиатора применяют материалы изотопы В10, кот при поглощении нейтронов распадаются на ядро Li и α – частицы

Слой В10 наносится на 1(2) электрода. Такая ИК – борная невосстанавливающаяся ИК. В качестве радиатора применяется также изотопы U235, которые при поглощении нейтронов распадаются на 2 осколка деления, которые также являются ионизирующими частицами

В последнее время в качестве радиатора чаще используются выгораемые смеси, которые состоят из 2 или 3 изотопов., в которых выгорание 1 из компонентов смеси в результате взаимодействия с одним из нейтронов образуется изотоп, способный также взаимодействовать с нейтроном.

ИК со слоем делящегося вещества называется камерой деления (КД). На характеристики КД влияют свойства газа (средняя энергия затрачиваемая при образовании пары, свободный пробег (тип частицы, Р, свойства газа))

Энергия ионизации для большинства газов составляет 30 эВ, а средний пробег α – частицы несколько сантиметров. Если Ргаза отличается от атмосферного, то с достаточной точностью можно считать, что средний пробег обратно пропорционален Ргаза.

Если расстояние между электродами меньше пробега частицы, то количество образующихся пар ионов в ИК можно считать отношение этого расстояния к длине

Газ	Ср.энергия, образов пары ионов в газе, Еi,эВ	Пробег,см
α-част, с энерг 5,3 МэВ	протоны, с энерг 1 МэВ
Воздух	34,0	3,8	2,3
Аргон	24,9	4,0	2,6
Метан	27,4	4,2	2,2
Водород	36,0	18,2	10,1
СО2	33,3	11,78	2,4

 

(((((((Зависимость среднего значения заряда в импульсе , образованного при попадании в объем детектора заряженной частицы при относительном приложенном напряжении:

Эта зависимость позволяет выбрать требуемый режим электрического поля детектора, который является одной из характеристик детектора, отражающееся в наименовании детектора.

Область I характеризуется низкой разностью потенциалов (до 0,2) между пластинами, время движения электронов и ионов велико, и за это время электроны или ионы полностью или частично успевают воссоединиться, не доходя до электродов. Это явление называется рекомбинацией.

В области II напряжение таково, что все образованные ионы достигают электродов и детекторы, работающие в этой области называются ионизационными камерами. Этот режим работы характерен тем, что значение среднего заряда, образованного в детекторе при попадании в объем заряженной частицы не зависит от напряжения, подаваемого в объем детектора. Рабочая точка выбирается в средней части области II (т.А)

В области III и IV первичные ионы, образованные непосредственно регистрирующей частицей получает дополнительное ускорение (энергию), что достаточно для образования вторичных нейтронов, и, следовательно, к увеличению тока. Происходит увеличение в детекторе носителей заряда и детекторы, работающей в этой области называются пропорциональными счетчиками, число вторичных нейтронов и заряд, собираемый на электродах пропорциональны первично частице.

Область IV называется областью ограниченной пропорциональности. Рабочая точка пропорциональных счетчиков в средней части области III (т.В)

Детекторы, работающие в области V – счетчики Гейгеля-Мюйлера. Напряженность поля достаточна для развития лавинной ионизации, поэтому выходной импульс тока имеет большую амплитуду, не зависящую от числа первичных ионов. Можно регистрировать единичные заряженные частицы, под действием которых в объеме детектора первоначально образуется хотя бы одна пара ионов))))))))))))))))