Глава 1: Ионизационные камеры

ДОКЛАД

на тему:

«Приборы и устройства несамостоятельного разряда»

Выполнила Бетехтина А.В.

Факультет ЭЛ

 

Группа № 8203

 

Преподаватель Барченко В.Т.

 

 

2012 г.

Санкт-Петербург

Оглавление

Общие сведения_ 3

Глава 1: Ионизационные камеры_ 4

Глава 2: Счетчики Гейгера - Мюллера_ 5

Список литературы_ 10

 

Общие сведения

Несамостоятельный разряд – это разряд, для поддержания которого, кроме разности потенциалов на электродах требуется непрерывное воздействие внешнего ионизатора (подогрев катода, облучение светом). В отсутствие внешнего ионизатора несамостоятельный разряд прекращается.

Несамостоятельный разряд может перейти в самостоятельный разряд, т.е. в разряд, для поддержания которого достаточно разности потенциалов между катодом и анодом, т.е. он требует внешнего воздействия, ионизация происходит за счет внутренних процессов. Вольт – амперная характеристика несамостоятельного разряда состоит из 4х участков.

Рис. 1 Вольт – амперная характеристика несамостоятельного разряда.

 

Участок 1 – режим ограничения тока объемным зарядом. При малых напряжениях ток ограничен полем объемного заряда носителей, не все носители достигают анода.

Участок 2 – режим насыщения. С увеличением напряжения объемный заряд рассасывается, и почти все носители попадают на электроды.

Участок 3 – образование электронных лавин. Дальнейшее увеличение напряженности поля ведет к образованию лавины электронов, когда возникшие под действием ионизатора электроны приобретают на длине свободного пробега (от столкновения до столкновения) энергию, достаточную для ионизации молекул газа (ударная ионизация). Возникшие при этом вторичные электроны, разогнавшись, в свою очередь, производят ионизацию и т. д. – происходит лавинообразное размножение первичных ионов и электронов, созданных внешним ионизатором и усиление разрядного тока.

Участок 4 – переход к самостоятельному разряду.

Напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд называют напряжением зажигания.

Свое применение несамостоятельные разряды нашли в ионизационных камерах и счетчиках Гейгера – Мюллера.

Глава 1: Ионизационные камеры

Ионизационная камера (Рис.2) представляет собой кон­денсатор, состоящий из электродов 1 и 2, между которыми находится газ. Электрическое поле между электродами созда­ется от внешнего источника 4. При отсутствии радиоактивного источника 5 ионизации в камере не происходит и прибор, служащий для измерения тока, показывает нуль. Под действием ионизирующего излучения в газе камеры возникают положи­тельные и отрицательные ионы. Под действием электрического поля на хаотическое движение ионов накладывается движение дрейфа: отрицательные ионы движутся к положительно заря­женному электроду, положительные – к отрицательно заряжен­ному электроду. В цепи возникает ток, который регистри­руется измерительным прибором 3.

Если приложенную к цепи разность потенциалов постепенно увеличивать, начиная с нуля, то при постоянной интенсивности излучения оказывается, что ток в цепи вначале увеличивает­ся пропорционально приложенной разности потенциалов (Рис.3, область а) а затем его увеличение замедляется до тех пор, пока он не становится постоянным по величине, несмотря на увеличение разности потенциалов (область б). При очень боль­ших разностях потенциалов ток снова возрастает, пока не на­ступит пробой (область в).

Зависимость ионизационного тока от напряжения называют вольтамперной характеристикой ионизационной камеры.

Более детально вольтамперная характеристика ионизационной камеры может быть представлена и объяснена следующим образом:

Область а - участок, где выполняется закон Ома;

Область б - область тока насыщения, где сила тока не зависит от приложенного напряжения. На этом участке все образованные в газе ионы доходят до электродов. Поэтому сила тока насыщения является мерой энергии ионизатора

i_нас = nNe (2.1)

где n – число быстрых частиц, прошедших через камеру за единицу времени

N – число пар ионов, образуемых одной частицей в объеме камеры

е – заряд иона (электрона, т.к. чаще всего образуются однозарядные ионы;

i_нас = 10 А.

Область в – область, где наблюдается возрастание силы тока за счет внутренней ударной ионизации ионами, движущимися к электродам. При дальнейшем повышении напряжения ударная ионизация приводит к пробою газов.

Необходимо отметить, что в отсутствие ионизирующего агента, ток в ионизационной камере не равен нулю. Этот ток называется фоновый или остаточный ток, который вызывается космическими лучами и радиоактивными загрязнениями, которые имеются в воздухе и в материале камеры. Этот фоновый ток необходимо учитывать при измерениях, особенно в тех случаях, когда интенсивность излучения мала.

Ионизационные камеры применяются в приборах, которыми измеряют мощность дозы гамма-излучений (уровень радиации) на местности.