Ионизационная камера

прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучении, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию (См. Ионизация) газа. И. к. представляет собой воздушный или газовый электрический конденсатор, к электродам которого приложена разность потенциалов V. При попадании ионизирующих частиц в пространство между электродами там образуются электроны и ионы газа, которые, перемещаясь в электрическом поле, собираются на электродах и фиксируются регистрирующей аппаратурой. Наиболее простой является И. к. с параллельными плоскими электродами (дисками). Диаметр диска в несколько раз превышает расстояние между ними. В цилиндрической И. к. электроды — два коаксиальных цилиндра, один из которых заземлён и служит корпусом И. к. (рис. 1). Сферическая И. к. состоит из 2 концентрических сфер (иногда внутренний электрод — стержень).

Различают И. к. то́ковые и импульсные. В токовых И. к. гальванометром измеряется сила тока I, создаваемого электронами и ионами (рис. 2). Зависимость I от V (рис. 3) — вольтамперная характеристика И. к. — имеет горизонтальный участок AB, где ток не зависит от напряжения (ток насыщения I₀). Это соответствует полному собиранию на электродах И. к. всех образовавшихся электронов и ионов. Участок AB обычно является рабочей областью И. к. То́ковые И. к. дают сведения об общем интегральном количестве ионов, образовавшихся в 1 сек. Они обычно используются для измерения интенсивности излучений и для дозиметрических измерений (см. Дозиметрические приборы). Так как ионизационные токи в И. к. обычно малы (10^-10—10^-15 а), то они усиливаются с помощью усилителей (См. Усилитель) постоянного тока.

В импульсных И. к. регистрируются и измеряются импульсы напряжения, которые возникают на сопротивлении R (рис. 4) при протекании по нему ионизационного тока, вызванного прохождением каждой частицы. Амплитуда и длительность импульсов зависят от величины R, а также от ёмкости С (рис. 4). Для импульсной И. к., работающей в области тока насыщения, амплитуда импульса пропорциональна энергии E, потерянной частицей в объёме И. к. Обычно объектом исследования для импульсных И. к. являются сильно ионизирующие короткопробежные частицы, способные полностью затормозиться в межэлектродном пространстве (α-частицы, осколки делящихся ядер). В этом случае величина импульса И. к. пропорциональна полной энергии частицы и распределение импульсов по амплитудам воспроизводит распределение частиц по энергиям, т. е. даёт энергетический спектр частиц. Важная характеристика импульсной И. к. — её разрешающая способность, т. е. точность измерения энергии отдельной частицы. Для α-частиц с энергией 5 Мэвразрешающая способность достигает 0,5%.

В импульсном режиме работы важно максимально сократить время τ срабатывания И. к. Подбором величины R можно добиться того, чтобы импульсы И. к. соответствовали сбору только электронов, гораздо более подвижных, чем ионы. При этом удаётся значительно уменьшить длительность импульса и достичь τ Ионизационная камера 1 мксек.

Варьируя форму электродов И. к., состав и давление наполняющего её газа, обеспечивают наилучшие условия для регистрации определённого вида излучении. В И. к. для исследования короткопробежных частиц источник помещают внутри камеры или в корпусе делают тонкие входные окошки из слюды или синтетических материалов. В И. к. для исследования гамма-излучений (См. Гамма-излучение) ионизация обусловлена вторичными электронами, выбитыми из атомов газа или стенок И. к. Чем больше объём И. к., тем больше ионов образуют вторичные электроны. Поэтому для измерения γ-излучении малой интенсивности применяют И. к. большого объёма (несколько ли более).

И. к. может быть использована и для измерений нейтронов. В этом случае ионизация вызывается ядрами отдачи (обычно протонами), создаваемыми быстрыми нейтронами, либо α-частицами, протонами или γ-квантами, возникающими при захвате медленных нейтронов ядрами ¹⁰B, ³He, ¹¹³Cd. Эти вещества вводятся в газ или стенки И. к. Для исследования частиц, создающих малую плотность ионизации, используются И. к. с газовым усилением (см. Пропорциональный счётчик). И. к. применяют также при исследовании космических лучей (см. Калориметр ионизационный).

Лит.: Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, ч. 1); Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 1, М., 1969.

К. П. Митрофанов.

Рис. 1. Сечение цилиндрической ионизационной камеры: 1 — цилиндрический корпус камеры, служащий отрицательным электродом; 2 — цилиндрический стержень, служащий положительным электродом; 3 — изоляторы.

Рис. 2. Схема включения токовой ионизационной камеры: V — напряжение на электродах камеры; G — гальванометр, измеряющий ионизационный ток.

Рис. 3. Вольтамперная характеристика ионизационной камеры.

Рис. 4. Схема включения импульсной ионизационной камеры: С — ёмкость собирающего электрода; R — сопротивление.

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА - прибор для регистрации и спектрометрии частиц в виде электрического конденсатора, заполненного газом. Действие основано на измерении электрического заряда, возникающего при ионизации газа отдельной частицей либо потоком частиц за определенный промежуток времени.

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА, прибор в виде электрического конденсатора, заполненного газом, для регистрации и определения энергии заряженных частиц (детектор). Действие основано на измерении электрического заряда, возникающего при ионизации газа отдельной частицей либо потоком частиц за определенный промежуток времени.

ionization chamber

collision chamber, ion production chamber

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА

детектор ч-ц, действие к-рого основано на способности заряж. ч-ц вызывать ионизацию газа. И. к. представляет собой электрич. конденсатор, заполненный газом, к электродам к-рого приложена разность потенциалов V. При попадании регистрируемых ч-ц в пр-во между электродами там образуются эл-ны и ионы, к-рые, перемещаясь в электрич. поле, собираются на электродах. В цепи камеры появляется электрич. ток. Применяются И. к. с параллельными плоскими электрода ми, цилиндрическими коаксиальными (рис. 1) электродами и сферич. электродами (две концентрич. сферы, иногда внутр. электрод — стержень).

Рис. 1. Сечение дилиндрич. ионизац. камеры: 1 —цилиндрич. корпус камеры, служащий отрицат. электродом; 2 — цилиндрич. стержень, служащий положит. электродом; 3 — изолятор.

В токовых И. к. измеряется ток I, создаваемый эл-нами и ионами. Зависимость Iот V (вольт-амперная характеристика) имеет горизонтальный рабочий участок АВ (ток насыщения), к-рый соответствует полному собиранию на электродах всех образовавшихся эл-нов и ионов. Токовые И. к. дают сведения об общем кол-ве ионов, образовавшихся в 1 с. Токи обычно малы (10-10— 10-15 А) и требуют усиления для регистрации (рис. 2).

В импульсных И. к. регистрируются и измеряются импульсы напряжения, к-рые возникают на сопротивлении R при протекании по нему ионизац. тока, вызванного прохождением ч-цы.

Рис. 2. Схема включения токовой ионизац. камеры: V — напряжение на электродах камеры; G — гальванометр, измеряющий ионизационный ток.

Амплитуда и длительность импульсов зависят от RC (рис. 3). Для импульсной И. к., работающей в области тока насыщения, амплитуда импульса пропорц. энергии, потерянной ч-цей в объёме И. к.

Рис. 3. Схема включения импульсной ионизац. камеры: С — ёмкость собирающего электрода; R — высокоомное сопротивление.

Часто объекты исследования для импульсных И. к.— короткопробежные ч-цы, способные полностью затормозиться в межэлектродном пр-ве (a-частицы, осколки делящихся ядер). В этом случае величина импульса И. к. пропорц. полной энергии ч-цы, и распределение импульсов по амплитудам воспроизводит распределение ч-ц по энергиям, то есть И. к. явл. спектрометром. Разрешающая способность И. к. для a-частиц с энергией 5 МэВ составляет ок. 0,5%.

Подбором R можно добиться того, чтобы импульсы И. к. соответствовали сбору только эл-нов, гораздо более подвижных, чем ионы. При этом удаётся уменьшить длительность импульса до 1 мкс.

В И. к. для исследования короткопробежных ч-ц источник помещают внутри камеры или в корпусе делают тонкие входные окошки из слюды или синтетич. материалов. В И. к. для исследования g-излучений ионизация обусловлена вторичными эл-нами (фотоэлектронами), выбитыми из атомов газа или из стенок И. к. Чем больше объём И. к., тем больше ионов образуют вторичные эл-ны. Поэтому для регистрации g-излучений малой интенсивности применяют И. к. большого объёма (неск. л). В случае детектирования нейтронов ионизация вызывается ядрами отдачи (обычно протонами), создаваемыми быстрыми нейтронами, либо a-частицами, протонами или g-квантами, возникающими при захвате медленных нейтронов ядрами 10В, 3Не, 113Cd, к-рые вводятся в газ или в стенки камеры. И. к.— один из самых старых детекторов, применявшихся ещё в первых опытах англ. физика Э. Резерфорда. Однако благодаря простоте она продолжает использоваться особенно в дозиметрии, для контроля за работой ускорителей и яд. реакторов, при исследовании косм. лучей и др. В физике ч-ц высоких энергий нашли применение И. к., наполненные жидким аргоном. Это увеличивает тормозную способность И. к. и усиливает её электрич. сигнал в 103 раз.

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА, прибор для измерения интенсивности ионизирующих частиц или излучения, например, рентгеновских лучей. В наполненной газом камере установлены два электрода, на которые подают напряжение. Излучение, проходя через камеру, ионизирует газ и полученные ионы двигаются к электродам. Таким образом, получают ток, который во взаимодействующей цепи усиливается пропорционально интенсивности излучения. Таким же образом устроен СЧЕТЧИК ГЕЙГЕРА, при помощи которого определяют и измеряют радиоактивность.

прибор для обнаружения и измерения ионизирующего излучения путем преобразования его в электрические сигналы, пропорциональные величине мощности дозы или дозе ионизирующего излучения; основная часть ионизационных дозиметрических приборов.

ионизацио́нная ка́мера

прибор для регистрации и спектрометрии частиц в виде электрического конденсатора, заполненного газом. Действие основано на измерении электрического заряда, возникающего при ионизации газа отдельной частицей либо потоком частиц за определённый промежуток времени.

* * *

ИОНИЗАЦИО́ННАЯ КА́МЕРА, прибор для регистрации и спектрометрии частиц в виде электрического конденсатора, заполненного газом. Действие основано на измерении электрического заряда, возникающего при ионизации газа отдельной частицей либо потоком частиц за определенный промежуток времени.

прибор для регистрации и спектрометрии ионизирующих излучений, действие к-рого осн. на способности движущихся с большой скоростью частиц вызывать ионизацию газа. Обычно представляет собой заполненный к.-л. газом герметически замкнутый сосуд с двумя электродами (плоскими, сферическими или цилиндрическими), к к-рым приложено напряжение 100 - 1000 В. В И. к. измеряется либо сила тока, создаваемого электронами и ионами в результате ионизации (токовые И. к.), либо импульсы напряжения, возникающие на высокоомном резисторе при протекании по нему ионизац. тока (импульсные И. к.).

collision chamber, ion production chamber

* * *

ionization chamber

camera di ionizzazione

йонізаці́йна ка́мера

йонізаці́йна ка́мера

прибор для регистрации и спектрометрии частиц в виде элек-трич. конденсатора, заполненного газом. Действие основано на измерении электрич. заряда, возникающего при ионизации газа отд. частицей либо потоком частиц за определ. промежуток времени.

камера, у которой в пространстве между двумя электродами создается электрическое поле. Камера, введенная в рабочее пространство ядерного реактора, подвергается воздействию потока ионизирующих излучений, возникает ток, пропорциональный интенсивности излучения. Камера служит для контроля ионизирующего излучения в активной зоне ядерного реактора и управления реакцией, в системе контроля физических параметров реакторной установки.