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电离室的工作原理

归档日期:11-29       文本归类:电离状态      文章编辑:爱尚语录

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  工作原理:选择了适当的极化电压,复合效应便可忽略,也没有碰撞放大产生,此时可认为射线产生的初始离子对恰好全部被收集,形成电离电流。

  电离室是利用电离辐射的电离效应测量电离辐射的探测器,又称离子室,台湾等地称电离箱。电离室由处于不同电位的电极和其间的介质组成。电离辐射在介质中产生电离离子对,在电场的作用下,正负离子分别向负极和正极漂移,形成电离电流。由于电离电流与辐射的强度成正比,测量该电流即可得到电离辐射的强度。

  电离室是最早的核辐射探测器。也是一种探测电离辐射的气体探测器。气体探测器的原理是,当探测器受到射线照射时,射线与气体中的分子作用,产生由一个电子和一个正离子组成的离子对。这些离子向周围区域自由扩散。扩散过程中,电子和正离子可以复合重新形成中性分子。

  但是,若在构成气体探测器的收集极和高压极上加直流的极化电压V,形成电场,那么电子和正离子就会分别被拉向正负两极,并被收集。随着极化电压V逐渐增加,气体探测器的工作状态就会从复合区、饱和区、正比区、有限正比区、盖革区(G - M区)一直变化到连续放电区。

  电离室是利用电离辐射的电离效应测量电离辐射的探测器,又称离子室,台湾等地称电离箱。电离室由处于不同电位的电极和其间的介质组成。电离辐射在介质中产生电离离子对,在电场的作用下,正负离子分别向负极和正极漂移,形成电离电流。由于电离电流与辐射的强度成正比,测量该电流即可得到电离辐射的强度。

  电离室分为脉冲电离室和电流电离室。前者可记录单个辐射粒子的电离辐射,主要用于重带电粒子的能量和强度的测量;后者用来记录大量辐射产生的平均效应,主要用来测量X射线、γ光子束、β射线和中子束的强度和剂量。

  按照介质的种类,电离室可分为空气电离室、液体电离室和固体电离室等;按照测量方法分为脉冲型电离室和电流型电离室。电离室种类繁多,除了上述分类,还可按照应用、辐射种类、形状、气体种类和压力、测量对象、测量的校准量等分类。如:吸收剂量电离室、电子束电离室、高气压井型电离室、α脉冲电离室、补偿型中子电离室、放射治疗辐射测量用(治疗水平)电离室等。

  盖革计数器是较优良的一种单个粒子计数器。它也是一种电离室,但两极间的电压非常高,使离子在管内放电,之后在很短时间内气体混合物便抑制了由单个辐射粒子造成的离子雪崩。因此,每次粒子通过计数器,电路中就通过一个电流脉冲。所以盖革计数器能够计量粒子的个数。

  气体探测器的原理是,当探测器受到射线照射时,射线与气体中的分子作用,产生由一个电子和一个正离子组成的离子对。这些离子向周围区域自由扩散。扩散过程中,电子和正离子可以复合重新形成中性分子。但是,若在构成气体探测器的收集极和高压极上加直流的极化电压V,形成电场,那么电子和正离子就会分别被拉向正负两极,并被收集。随着极化电压V逐渐增加,气体探测器的工作状态就会从复合区、饱和区、正比区、有限正比区、盖革区(G - M区)一直变化到连续放电区。

  所谓电离室即工作在饱和区的气体探测器,因而饱和区又称电离室区。如图11-1所示,在该区内,如果选择了适当的极化电压,复合效应便可忽略,也没有碰撞放大产生,此时可认为射线恰好全部被收集,形成电离电流。该电离电流正比于N0,因而正比于射线强度。加速器的监测探测器一般均采用电离室。标准剂量计也用电离室作为测量元件。电离室的电流可以用一台灵敏度很高的静电计测量。

  不难看出,电离室主要由收集极和高压极组成,收集极和高压极之间是气体。与其他气体探测器不同的是,电离室一般以一个大气压左右的空气为灵敏体积,该部分可以与外界完全连通,也可以处于封闭状态。其周围是由导电的空气等效材料或组织等效材料构成的电极,中心是收集电极,二极间加一定的极化电压形成电场。为了使收集到的电离离子全部形成电离电流,减少漏电损失,在收集极和高压极之间需要增加保护极。

  当X射线、γ射线照射电离室,光子与电离室材料发生相互作用,主要在电离室室壁产生次级电子。次级电子使电离室内的空气电离,电离离子在电场的作用下向收集极运动,到达收集极的离子被收集,形成电离电流信号输出给测量单元。

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