Dozymetria_18 JW.pdf

(782 KB) Pobierz
1
DETEKTORY PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO (powtórzenie)
Jest to urządzenie, którego działanie polega na przetwarzaniu części lub całości energii
promieniowania jonizującego na sygnał dostępny ludzkiej percepcji (obraz, ładunek elektryczny,
błysk
świetlny).
Detektory:
- aktywne
- w których informacja o przejściu cząstki pojawia się w postaci impulsu
elektrycznego
natychmiast
- bierne (pasywne)
- zbierane informacje o przejściu wielu cząstek wymagają dodatkowej
obróbki
Detektory gazowe
Całkowite natę enie prądu
płynącego w obwodzie w jakim
pracuje licznik gazowy jest równe sumie natę eń ładunków
ujemnych i dodatnich:
I
=
I
+
I
+
−
Detektory jonizacyjne dokonują
pomiaru ładunku.
Aby liczba
zarejestrowanych cząstek była wprost proporcjo-nalna do ilości
energii straconej przez cząstkę i zdeponowanej w detektorze, w
materiale detektora nie powinna zachodzić wzajemna
rekombinacja
cząstek.
2
Aby cząstki ze sobą
nie rekombinowały
stosuje się pole elektryczne o odpowiednio du ym natę eniu,
która zapewnia ruch ładunku do odpowiednich elektrod, w ten sposób zmniejsza się prawdopodobieństwo
rekombinacji.
Zale ność prądu jonizacji przyło onego napięcia elektrycznego.
Przy niewielkiej energii jonizacja gazu,
zanim elektrony dotrą do anody, nastąpi rekombinacja
elektronów z jonami, i
nie wszystkie elektrony/ładunki dotrą do elektrody.
Przy większym
napięciu pomiędzy elektrodami,
nie występuje rekombinacja jonów z elektronami i prawie
wszystkie elektrony i jony dotrą do odpowiednich elektrod, a sygnał odpowiada wytworzonej
jonizacji, jest to
obszar jonizacji.
Przy dalszym wzroście napięcia
mo e dojść do
wtórnej jonizacji
powodującej zwiększenie
liczby jonów docierających do elektrod, a więc zwiększenie natę enia prądu płynącego od
komory jonizacyjnej. Ten obszar nazywamy
obszarem proporcjonalności komory
3
jonizacyjnej.
W tym obszarze elektrony pierwotne uzyskują dostateczną energię by wywołać
dalszą jonizację na swej drodze, dzięki tej jonizacji zwiększa się wytworzony ładunek.
Uzyskuje się wzmocnienie sygnału sięgającego 10
2
do 10
4
.
Zale ność amplitudy sygnału od napięcia
anodowego: B -obszar pracy komory jonizacyj-
nej, C-obszar pracy licznika proporcjonalnego,
D-obszar pracy licznika-Geigera-Müllera, za
obszarem Geigera-Müllera znajduje się obszar
wyładowań nie zaznaczony na rysunku.
Charakterystyka detektora gazowego:
III – obszar pracy komory jonizacyjnej
V – licznik proporcjonalny
VI – licznik Geigera-Mullera
4
Komora jonizacyjna (powtórzenie)
I
komora jonizacyjna
E
Obszar pracy komory jonizacyjnej
Schemat komory jonizacyjnej
Komora jonizacyjna
jest detektorem gazowym
pracującym w obszarze nasycenia (obszar III).
Pojemność komory
C
jest zwykle rzędu kilku pF, a jej opór
R
od 10
8
Ω
do 10
15
Ω.
Odpowiada to stałej
czasowej w granicach
RC
od 10-3s do 104s. Komora jonizacyjna o du ej stałej czasowej
RC
słu y do
pomiaru
średniego
prądu jonizacyjnego (komora
jonizacyjna prądowa
lub
całkująca),
komora o małej
stałej czasowej
RC
pozwala rejestrować pojedyncze impulsy prądu, wywołane przez cząstki jonizujące
(komora
jonizacyjna impulsowa).
Schemat komory typu Farmera.
5
Licznik proporcjonalny (Powtórzenie)
I
licznik proporcjonalny
C
R
W
LP
E
U
Obszar pracy licznika proporcjonalnego
Schemat połączeń licznika proporcjonalnego
Licznik proporcjonalny
jest detektorem gazowym pracującym w warunkach wzmocnienia gazowego.
Elektrony w tym obszarze są pomiędzy kolejnymi zderzeniami przyspieszane
do energii
znacznie przekraczających energię jonizacji
E
j
gazu wypełniającego detektor. Liczniki proporcjonalne
są zwykle
kondensatorami cylindrycznymi
lub o cylindrycznej katodzie i anodzie w kształcie pętli. Dla
innej geometrii, np. dla kondensatora płaskiego, jony powstałe w ró nych miejscach mają ró ne
wzmocnienia gazowe, czyli całkowity ładunek nie jest więc w takim przypadku proporcjonalny do
jonizacji pierwotnej.
Natę enie pola
E(r)
w kondensatorze cylindrycznym bardzo silnie zale y od odległości r
(z prawa
Gaussa) od osi cylindra i dlatego kondensatory takie są zwykle stosowane do konstrukcji
detektorów z
wzmocnieniem gazowym.
W detektorze cylindrycznym pole
E
o natę eniu wystarczającym do powstania
jonizacji wtórnej zawarte jest w
bardzo wąskim
przedziale
∆r
i dlatego mo na z du ym
prawdopodobieństwem przyjąć, e współczynnik wzmocnienia gazowego praktycznie nie zale y od
miejsca jonizacji pierwotnej i dzięki temu, ładunek zbierany na elektrodach jest proporcjonalny do
jonizacji pierwotnej.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin