Что значит "ионизационная камера"

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.

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 исследования и регистрации ядерных частиц и излучении, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию 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. токовые 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. Токовые 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≈10-15а), то они усиливаются с помощью усилителей 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 (a-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 a-частиц с энергией 5 Мэв разрешающая способность достигает 0,5%.

В импульсном режиме работы важно максимально сократить время t 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 t ~ 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 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 g-излучении малой интенсивности применяют И. к. большого объёма (несколько л и более).

И. к. может быть использована и для измерений нейтронов. В этом случае ионизация вызывается ядрами отдачи (обычно протонами), создаваемыми быстрыми нейтронами, либо a-частицами, протонами или g-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.

камера, которую использовал Пьер Кюри с 1895 по 1900 годы

Измерение уровня излучения происходит путём измерения уровня ионизации газа в рабочем объёме камеры, который находится между двумя электродами. Между электродами создаётся разность потенциалов . При наличии свободных зарядов в газе между электродами возникает ток, пропорциональный скорости возникновения зарядов и, соответственно, мощности дозы облучения. Отличительной особенностью ионизационной камеры, в отличие от других газонаполненных датчиков, является сравнительно малая напряженность электрического поля в газовом промежутке, таким образом ток не зависит от напряжения на электродах и равен произведению заряда электрона на число пар ионов.

В широком смысле к ионизационным камерам относят также пропорциональные счётчики и счётчики Гейгера-Мюллера . В этих приборах используется явление так называемого газового усиления за счёт вторичной ионизации — в сильном электрическом поле электроны, возникшие при пролёте ионизирующей частицы, разгоняются до энергии, достаточной, чтобы в свою очередь ионизировать молекулы газа. В узком смысле ионизационная камера — это газонаполненный ионизационный детектор, работающий вне режима газового усиления. Ниже термин используется именно в этом значении.

Газ, которым заполняется ионизационная камера, обычно является инертным газом с добавлением легко ионизирующегося соединения (обычно углеводорода , например метана или ацетилена ), также используют пары этанола . Открытые ионизационные камеры заполнены воздухом.

Ионизационные камеры бывают токовыми и импульсными. В последнем случае на анод камеры собираются быстро двигающиеся электроны (за время порядка 1 мкс), тогда как медленно дрейфующие тяжёлые положительные ионы не успевают за это время достичь катода . Это позволяет регистрировать отдельные импульсы от каждой частицы. В такие камеры вводят третий электрод — сетку, расположенную вблизи анода на которой оседают положительно заряженные ионы .