Іонізаційна камера - фізична енциклопедія
іонізаційна камера
іонізаційнийкамери - прилад для реєстрації і спектрометрії іонізуючих частинок методом вимірювання величини іонізації (числа пар іонів), виробленої цими частками в газі. Найпростіша І. к. Являє собою два електроди, поміщених в заповнений газом обсяг. Конструктивно електроди можуть бути виконані у вигляді плоского, циліндричні. або сферич. конденсатора. Робочим об`ємом І. к. Є простір між електродами. Частинки іонізують газ в робочому обсязі, і утворилися електрони і іони рухаються під дією пост, електричні. поля Е в напрямку електродів, створюючи струм в ланцюзі І. к. Струм вимірюється реєструючим пристроєм (рис. 1). величина Е повинна бути досить великою для запобігання рекомбінації електронів та іонів. В області Е lt;E1 (Рис. 2) швидкість дрейфу електронів мала і частина з них рекомбинирует по дорозі. В інтервалі Е1lt; Еlt; Е2 всі електрони досягають анода (режим насичення),
Мал. 1. Схема включення інтегрує іонізаційнийкамери. 
Мал. 2. Залежність іонізаційного струму I від прикладеної електричного поля Е.
а при Еgt; Е2 починається процес лавинного розмноження іонів поблизу анода. І. к. Відрізняється від ін. Газових детекторів (пропорційних камер, Гейгера лічильників та ін.) тим, що в ній не використовується механізм газового посилення, т. е. розмноження іонів за рахунок лавиноподібного процесу поблизу анода. Струм через І. к. В області насичення I0 пропорційний енергії E, що виділяється іонізующей часткою в обсязі І. к. т. е. до потоку частинок j, що падає на І. к .: де е - заряд електрона, E0 - енергія, що витрачається на освіту однієї електрон-іонної пари. Режим насичення досягається при досить великій швидкості дрейфу електронів та іонів. Швидкість збільшують в 10-40 разів, додаючи до чистого Ar 2,5 - 30% багатоатомних газів (Н2. СН4 та ін.). При роботі з чистими багатоатомних газами для насичення потрібні істотно більші Е. Іонізуючі частинки можуть проникати в робочий об`єм І. к. Через тонкі вікна або безпосередньо через стінки камери. Іноді радиоакт. джерело поміщають всередину І. к. у вигляді тонкого шару на поверхні електродів або вводять у вигляді радиоакт. домішки до газу. В ін. Випадках іонізуючі частинки утворюються безпосередньо в робочому об`ємі камери в результаті ядерних реакцій, що йдуть під дією зовн. опромінення в наповнює І. к. газі, або в мішені на поверхні електрода [1, 2, 3]. Розрізняють імпульсні і інтегрують І. к. Перші І. к. Служать для реєстрації отд. імпульсів, що викликаються кожною іонізуючої часткою. Якщо потік частинок через І. к. Досить великий, імпульси на виході зливаються і через камеру протікає струм I (рис. 1), к-рий пропорційний сумарному пор. енерговиделелію в І. к. в одиницю часу. Інтегрують І. к. Застосовуються в радіометрії для вимірювання активності радиоакт. препаратів і для визначення енергії випромінювання. поглиненої в одиниці маси речовини (див. Доза 
Мал. 3. Схема включення імпульсної іонізаційної камери.
випромінювання) [2], а також для вимірювання н контролю інтенсивності виведених з прискорювачів пучків заряджу. частинок. В імпульсних І. до. Тривалість імпульсу залежить від часу дрейфу електронів і постійної часу RС, де С = Сдо +Зу +З `, де Сдо - ємність І. к. Зу - вхідна ємність підсилювача, С `- паразитна ємність підвідних проводів, R - еквівалентний опір навантаження. Час дрейфу залежить від складу газової суміші, прикладеної напруги і геометрії І. к. (Рис. 3).
Мал. 4. Трёхелектродная імпульсна іонізаційна камера.
Імпульсні І. к. Широко використовуються в ядерній фізиці. Можливості імпульсних І. до. Зросли в зв`язку з прогресом в техніці посилення слабких сигналів, пов`язаних з появою малошумящих польових транзисторів. Як імпульсної І. к. Зазвичай використовують І. к. С сіткою (рис. 4). Робочим об`ємом є обсяг між катодом і сіткою. Утворилися в робочому об`ємі електрони під дією елект. поля E (1) дрейфують до сітки, проходять крізь сітку, що захоплюються сильнішим полем E (2). чинним між анодом і сіткою, і збираються на аноді. Збирання електронів відбувається за дек. мкс. За цей же час покладе, іони, що володіють в 10 3 разів меншою рухливістю, практично залишаються на місці. Сітка екранує анод від індукц. впливу покладе, іонів. Тому анодний сигнал виявляється пропорційним зібраному на аноді заряду, к-рий, в свою чергу, пропорційний енергії іонізуючої частинки. Така І. к. Дозволяє також визначити просторів, положення сліду (треку) частки шляхом реєстрації катодного сигналу, часу його затримки по відношенню до анодному і фронту наростання анодного сигналу. Розбиваючи анод на дек. частин, можна отримати інформацію про довжину треку. Енергетичних. дозвіл імпульсних І. к. визначається шумом підсилювача сигналів і флуктуацией числа пар іонів, утворених іонізуючими частинками фіксованою енергії (флуктуації Фано). Флуктуації Фано можна зменшити, підбираючи склад газу (Не + Аr- Ar + C2 H2 [4]). Найкраще дозвіл, досягнуте в І. к. При вимірюванні спектру a-частинок 12 кеВ (повна ширина лінії на половині висоти- при енергії a-частинок Eа = 5,5МеВ. При цьому газнаполнітель імпульсної І. к. Повинен мати високий ступінь чистоти щодо ел - отрицат. домішок (O2. Н2 O). Імпульсні І. к. Застосовуються при дослідженні альфа-розпаду ядер (вимір енергетичних. спектрів a-частинок, кут. a-g-кореляцій, детектування слабких a-активностей) - при дослідженні ділення ядер (Вимірі енергетичних. І кут. Розподілів осколків спонтанного або вимушеного поділу ядер - пошук нових спонтанно діляться ядер [5]) - при дослідженні мюонного каталізу ядерного сінтеза- в спектрометрії заряджу. продуктів катализируемой мюонами реакції dd-синтезу в наповненій дейтерієм І. к. високого тиску [6] - при дослідженні пружного розсіювання частинок високої енергії (спектрометрія ядер віддачі, що виникають в процесі розсіювання частинок високої енергії на ядрах Н, D або Нє, наповнюють робочий об`єм І. к. [7]) - в якості т. н. DE - детектора для ідентифікації ядерних частинок [8]. Літ .: 1) Векслер В. Грошев Л. Ісаєв Б. Іонізаційні методи дослідження випромінювань, 2 видавництва. М. Л. 1950 2) Аглінцев К. К. Дозиметрія іонізуючих випромінювань, 2 видавництва. М. 1957- 3) Wilkinsоn D. H. lonization chambersand counters, Camb. 1950 4) Alkhazov G. D. Komar A. P. Vрrоbev A. A. lonization fluctuations and resolution of ionization chambers and semiconductor detectors, "Nucl. Instr. And Meth.", 1967, v. 48, p. 1 5) Ivanоv M. P. та ін. Study of 238 U spontaneous fission using a double ionization chamber, там же, 1985, v. A234, p. 152- 6) Balin D. V. і ін. Experimental investigation of the muon catalyzed dd-fusion, "Phys. Lett.", 1984, v. 141 B, N 3/4, p. 173- 7) Вurq J. P. та ін. Soft p - pand pp elastic scattering in the energy range 30 to 345 GeV, "Nucl. Phys.", 1983, v. B217, p. 285- 8) Fulbright H. W. lonization chambers, "Nucl. Instr. And Meth.", 1979, v. 162, N 1/3, p. 21. А. А. Воробйов, Г. А. Корольов.
