9. Интегрирующие приборы для измерения дпр радона.

Интегрирующие по времени дозиметрические приборы первона­чально были сконструированы для определения РУ в домах из-за при­менения отходов переработки ураносодержащих пород . Существуют два типа таких устройств, у которых:

- измерение состоит из двухэтапной процедуры : экспозиции детектора на месте и анализ в лабораторных условиях;

- измерение и анализ проводятся на месте.

К первому типу относятся Rn/Тn и ТЛД дозиметры РУ . В первом применяется аквариумный аэратор для протекания воздуха со скоростью 1 л/мин через трековый фильтр. В "активных" RРISU и МОD собираемые на фильтр ДПР регистрировались ТЛД ,распо­ложенным рядом . Ко второму типу прборов относится дозиметр РУ с кремниевым поверхностно-барьерным детектором. Производится полная регистрация излучений ДПР собран­ных на фильтр потоком воздуха, создаваемым насосом (1 л/мин). В качестве детектора могут быть использованы сцинтилляторы или диф­фузионные ППД.

10. Принцип работы ионизационной камеры

Одним из старых , но до сих пор широко применяемых детекторов ядерного излучения является ионизационная камера .Простейшая ионизационная камера представляет собой некоторый замкнутый газовый объем , в котором расположены два плоско -параллельных электрода. К электродам прикладывается разность потенциалов U, создающая в рабочем объеме камеры электрическое поле напряженности Е.

На рис .1 представлена принципиальная схема такой камеры. Здесь R - сопротивление нагрузки, с которой снимается сигнал, а C - распределенная емкость, включающая межэлектродную емкость камеры , входную емкость усилителя и емкость монтажа камеры. Заряженные частицы, проходя через рабочий объем камеры ,производят ионизацию атомов газа, в результате чего вдоль пути частицы образуются электроны и положительные ионы . Под действием электрического поля Е они начинают двигаться к соответствующим электродам камеры .

Рис .1. Принципиальная схема ионизационной камеры

Во время движения электронов и ионов к электродам во внешней цепи камеры индуцируется ток , заряжающий емкость С . Нарастание импульса , т .е . зарядка емкости С , прекращается в тот момент, когда все электроны и ионы, созданные в газе камеры ,достигнут соответствующих электродов. Разрядка емкости происходит через сопротивление R, величина которого выбирается такой, чтобы с одной стороны, не происходила разрядка емкости С в течение времени , пока идет ее зарядка током , идущим через камеру , а с другой стороны, емкость С успела бы почти полностью разрядиться к моменту попадания в камеру следующей частицы . Таким образом, сопротивление R выбирается так, чтобы Т <<RC << t, где T-время собирания зарядов, а t- временной интервал между импульсами.

Время собирания зарядов, образованных частицей в газе камеры,зависит от скорости их движения к электродам , так называемой скорости дрейфа , причем скорость дрейфа электронов и ионов различна из -за разницы в их массах (так , скорость дрейфа электронов в 10 ³ раз больше, чем ионов, а время собирания электронов в 10³ раз меньше ). Амплитуда импульса обусловлена двумя составляющими - электронной и ионной, причем вклад в полную амплитуду импульса зарядов того или иного знака определяется отношением пройденной ими разности потенциалов к полной разности потенциалов, приложенной к электродам камеры. Характер работы ионизационной камеры существенно зависит от величины напряжения U, приложенного к электродам . На рис . 2 представлена зависимость амплитуды импульса , появляющегося на coпротивлении R, от напряжения на счетчике.

Рис .2. Зависимость амплитуды импульса от напряжения на счетчике :

I - YI - области различных рабочих режимов

В области напряжений I происходит два противоположных процесса : ионизация и собирание зарядов на электродах и рекомбинация ионов . При возрастании напряжения U скорость ионов увеличивается , а рекомбинация уменьшается , что приводит к возрастанию амплитуды импульса .

В области II доля рекомбинации пренебрежимо мала , все ионы, образованные частицей , собираются на электродах . Этот участок кривой называется областью насыщения или областью ионизационной камеры . Ионизационная камера может служить не только счетным , но и спектрометрическим детектором , т .е .позволяет определять энергию частицы Это возможно вследствие независимости средней энергии , затрачиваемой в газе на образование одной пары электрон - ион, от энергии ионизирующей частицы и от производимой ею удельной ионизации, определяющейся зарядом и скоростью частицы , поэтому величина заряда, образованного частицей в рабочем объеме камеры ,пропорциональна энергии, потерянной частицей в газе, а в случае полного поглощения частицы в рабочем объеме камеры – ее энергии .

В области больших напряжений III происходит ударная ионизация, в результате которой число ионов сильно увеличивается. Если каждый электрон на пути к аноду создает за счет ионизации соударениями А новые электроны, то А называется коэффициентом газового усиления . А может достигать величины 10 000 000 и не зависит от первоначальной ионизации; амплитуда импульса при этом пропорциональна числу пар ионов, созданных первоначальной частицей . Эта область называется пропорциональной областью. В области I У при возрастании приложенного напряжения пропорциональность амплитуды импульса величине первоначальной ионизации нарушается, а коэффициент газового усиления начинает зависеть от числа первоначально образованных пар ионов. Это область ограниченной пропорциональности .

При дальнейшем увеличении напряжения - область У - амплитуды импульсов от частиц с различной ионизацией становятся одинаковыми. В этой области регистрируется каждая частица ,которая создала хотя бы одну пару ионов в объеме камеры . Прибор, работающий в таком режиме, называется счетчиком Гейгера -Мюллера . Область У I - это область непрерывного разряда .

Ионизационные камеры могут быть различных размеров и формы . Наиболее часто употребляются цилиндрические камеры.