Адиационная экология или радиоэкология
Ионизационные камеры (Ионные камеры)
жүктеу/скачать 2,18 Mb.
|
| 3.3.2 Ионизационные камеры (Ионные камеры)
Поскольку размножение газа не происходит при относительно низких напряжениях, подаваемых на ионизационные камеры, количество электрического заряда, собираемого в результате одного взаимодействия, очень мало, и для его обнаружения потребуется огромное усиление. По этой причине ионизационные камеры редко используются в импульсном режиме. Преимуществом их работы в текущем режиме является почти полная свобода от эффектов простоя даже в очень интенсивных полях излучения. Для заполнения камеры можно использовать практически любой газ. Если газ представляет собой воздух, а стенки камеры изготовлены из материала, эффективный атомный номер которого аналогичен воздуху, величина вырабатываемого тока пропорциональна скорости воздействия (воздействие - это количество электрического заряда, произведенного на массу воздуха). Заполненные воздухом ионные камеры используются в портативных измерительных приборах и могут точно определять интенсивность облучения от менее 1 мкр/ч до десятков или сотен рентген в час (Рисунок 10). Заполненные воздухом ионные камеры также используются для проверки качества диагностических и терапевтических рентгеновских аппаратов, и они являются детекторами в большинстве фототаймеров рентгеновских аппаратов. На измерения с использованием заполненной воздухом ионной камеры, открытой для атмосферы, влияет плотность воздуха в камере, которая определяется давлением и температурой окружающего воздуха. Измерения с использованием таких камер, которые требуют большой точности, должны быть скорректированы с учетом этих факторов. В очень интенсивных полях излучения может происходить потеря сигнала из-за рекомбинации ионов до того, как они будут собраны на электродах, что приводит к отклонению тока из ионной камеры от пропорциональности интенсивности излучения. Ионная камера, предназначенная для использования в таких областях, может иметь небольшой объем газа, низкую плотность газа и/или высокое приложенное напряжение для уменьшения этого эффекта. Газонаполненные детекторы, как правило, имеют низкую внутреннюю эффективность для обнаружения рентгеновских лучей и γ-лучей из-за низкой плотности газов и низких атомных номеров большинства распространенных газов. Чувствительность ионных камер к рентгеновским и γ-лучам может быть повышена путем заполнения их газом с высоким атомным номером, таким как аргон (Z = 18) или ксенон (Z = 54), и создания давления в газе для увеличения его плотности. Ионные камеры скважинного типа, называемые калибраторами доз, используются в ядерной медицине для анализа активности доз радиофармпрепаратов, вводимых пациентам; многие из них заполнены аргоном под давлением. Заполненные ксеноном ионные камеры под давлением ранее использовались в качестве детекторов в некоторых аппаратах компьютерной томографии. Показана заряженная частица, такая как бета-частица, входящая в детектор снаружи и создающая ионные пары в газе внутри детектора. Это может произойти только в том случае, если детектор имеет достаточно тонкую стенку. Когда толстостенный газонаполненный детектор используется для обнаружения рентгеновских лучей и γ-лучей, заряженные частицы, вызывающие ионизацию, в основном представляют собой электроны, генерируемые комптоновскими и фотоэлектрическими взаимодействиями падающих рентгеновских лучей или γ-лучей в стенке детектора или в газе в детекторе. Рисунок 10 - Портативный измеритель обзора ионизационной камеры, заполненный воздухом (А). Этот конкретный прибор измеряет скорость воздействия в диапазоне от примерно 0,1 мкр/ч до 50 Об/ч. Степень воздействия указывается положением красной стрелки на шкале. Шкала выбирается с помощью регулятора диапазона, расположенного под шкалой (B). В этом случае стрелка указывает на значение 0,6 на шкале, а переключатель диапазона установлен на 50 мР/ч. Таким образом, показанная скорость воздействия составляет 6 мР/ч. Внутренняя часть прибора показана (С), и легко видна ионная камера, покрытая тонкой майларовой мембраной. На нижней части корпуса счетчика (D) находится предметное стекло (Е), которое может закрывать или обнажать тонкое майларовое окно ионной камеры. Этот слайд следует открывать при измерении низкоэнергетического рентгеновского и γ-излучения. Слайд также может быть использован для определения наличия значительного компонента бета-излучения в измеряемом излучении. Если нет существенных изменений в измеренной скорости воздействия при открытом предметном стекле (где бета-излучение может проникать через тонкую мембрану и попадать в ионную камеру) или закрытом (где ионная камера защищена от бета-излучения), можно считать, что излучение состоит в основном из рентгеновских лучей или γ-лучи. Заполненные воздухом ионные камеры обычно используются для измерения соответствующих величин воздушной кермы и скорости воздействия. Эти величины были определены в главе 3. Воздушная керма - это начальная кинетическая энергия, передаваемая заряженным частицам, в данном случае электронам, высвобождаемым в воздухе излучением, на массу воздуха, а экспозиция - это количество электрического заряда, создаваемого в воздухе ионизацией, вызванной этими электронами, на массу воздуха. Существует проблема измерения ионизации в небольшом объеме воздуха в ионизационной камере разумного размера. Энергичные электроны, высвобождаемые при взаимодействии в воздухе, имеют большие расстояния в воздухе, и многие из них улетучились бы из воздуха в камере и вызвали бы большую часть их ионизации в другом месте. Эта проблема может быть частично решена путем создания ионной камеры с толстыми стенками из материала, эффективный атомный номер которого аналогичен атомному номеру воздуха. В этом случае количество электронов, покидающих объем воздуха, приблизительно соответствует аналогичному количеству электронов, высвобождаемых в стенке камеры, поступающих в воздух в ионной камере. Эта ситуация, если она достигнута, называется электронным равновесием. По этой причине большинство ионных камер для измерения экспозиции или аir кеrmа имеют толстые стенки, эквивалентные воздуху, или оснащены съемными колпачками, эквивалентными воздуху, для установления электронного равновесия. Толщина материала, необходимая для установления электронного равновесия, увеличивается с увеличением энергии рентгеновского или γ-излучения. Однако толстые стенки или накапливающиеся колпачки могут значительно ослаблять рентгеновские и γ-лучи низкой энергии. Многие измерители обзора ионной камеры имеют окна, которые могут быть открыты в толстом материале вокруг ионной камеры, чтобы обеспечить более точное измерение рентгеновского и γ-излучения низкой энергии. Электронное равновесие, также называемое равновесием заряженных частиц, подробно обсуждается в более продвинутых текстах (Аttiх, 1986; Кnоll, 2010). жүктеу/скачать 2,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|