电离室简介§1电离室的基本工作原理电离室是气体探测器中原理最简单的。电离室的正常工作是利用电场收集在气体中直接电离所产生的全部电荷。电离室由两个基本电极组成,一个是高压电极,另一个是收集电极,室内充有高压气体氩气,外面是一个密封外壳。当入射的Y射线射到电离室灵敏体积中,在电极或室壁上打出次级电子(光电子和康普顿电子),次级电子使气体产生电离,生成正负离子对。
当存在电场时(两个电极加上极化电压时),离子和电子所呈现的正电荷向阴极的漂移和负电荷向阳极方向漂移构成电流。一定体积的气体受恒定的Y射线照射时,离子对的生成率是恒定的。图1表明了电离室的基本原理,一个密封的气体容器内,有两个基本电极,当外加电压时,在两电极间产生电场。Y射线入射到电离室的灵敏体积中,产生离子对,在电场作用下正负离子向相应的电极漂移,在外电路中形成电流。外电路收集到的电流就是电离电流。若n为电离室中的体积元dt内单位体积中离子对的产生率,N为灵敏体积V内产生的离子对总数,e为电子电荷。电离室平均电离电流Ic就由下式求出:Ic=e∫vndt=eN(1)一定体积的气体受恒定Y射线照射时,产生的电离电流Ic正比于该体积内离子对的生成率。该离子生成率与入射的Y射线强度成正比。因此Ic正比于入射的Y射线强度。若在外电路串接负载电阻R,则其上面将产生一个电压信号V:V=IcR(2)此信号经前置放大器放大后输出给二次仪表。
电离室输出信号正比于电离室处Y射线的强度。§2电离室的基本结构电离室的结构常见的有平板形和圆筒形。它的基本组成部分由两个电极,密封外壳和电极引出的绝缘子,里面充有工作的气体(氩或其它惰性气体)。绝缘子和保护环。由于电离室的电离电流是弱电流约或更小,因此收集这些弱电流是要很注意的。电离室两个电极要有支承的绝缘子。电极引出线也要有绝缘子和又能密封的部件。这就要注意选择绝缘子的材料及绝缘子的形状(结构)设计。电极引线极是用于连接电极的。底座是与外壳焊接的。这些所有焊接都是采用氩弧焊来完成。氩弧焊能够保护焊接处清洁、可靠,它没有使用焊药、焊料,焊缝的热区不大,不会改变焊缝的金属结构。收集电极的绝缘性能是很重要的。若有漏电流就会被加到被测的电离电流上去,
给信号带来附加成分,使测量误差加大。如要测10-12A的电流,要求它的误差小于1%,加100V时,它要求绝缘电阻达到1016Ω。虽然绝缘材料的体电阻是可以达以到这么高的,但是绝缘子表面由于沾污或吸附了湿气,总的电阻会呈现出较低。因此在电离室的弱电流测量中常采用保护环的设计来减少绝缘子漏电的影响。在圆筒形绝缘子分成上下两层,下层是保护环将负高压极隔开。上层是保护环与收集极隔开,保护环接地。高压的压降加在下层绝缘子上,有漏电流产生时不经过测量仪器,漏电流Ia′直接入地。上层绝缘子的电压降是很小,电流计的电压差是很小的。因而漏电流成分也是很小的。因此保护环起到了保护作用,防止了漏电流流向收集极。绝缘子底座就是保护环,它与电离室外壳相联,本身接地。外壳起到屏蔽作用,也起到保护环作用。外壳还是密封壳,能承受高气体压力的压力壳,使用中安全可靠。排气管在上方时,左边为高压电极、右边为收集电极。还有两个M5的螺钉孔,为固定前板的支承用。“U”形铁块固定在M5螺孔中,前放线路板固定在“U”形铁块上。使前放输入端与收集极距离最近,使电极引线最短。同理是使高压电极引线最短。有利于防止干扰。