Способ определения чувствительности вакуумных ионизационных камер
Изобретение относится к регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано при градуировке вакуумных ионизационных камер. Цель изобретения - $т1роще 1ие способа и увеличение точности в процессе изготовления, В способе предварительно измеряют площадь поверхности S элек трода-эмиттера, расположенного в полости, ограниченной проекционной плоскостью края электродной системы на стенку корпуса камеры, измеряют также объем этой полости V. Затем заполняют камеру газом или воздухом при фиксированном давлении, облучают камеру ионизирующим излучением и определяют чувствительность К по измеренному электрическому сигналу и определяют искомую чувствительность К у по формуле (об - эквивалентное межэлектроднор расстояние; W - средняя энергия ионообразования в газе или воздухе; f - средняя величина отношения тормозных способностей материала поверхностного слоя электрода-эмиттера и газа или воздуха; р - плотность газа или воздуха; Х - эмиссионной способность материала поверхностного слоя электрода-змиттера. Затем камеру вакуумируют. 3 табл. 1 ил. с 9 сл
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (l9) (И) (51) 5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГНН СССР (46) 30.03.91. Ьюл. № 12 (21) 4357926/25 (22) 04.01.88 о (72) Е.К, Малышев и С.В, Чукляев (53) 539.1.074.822.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1391318, кл. С 01 Т 1/28, С 01 Т 3/00, 1985.
Чукляев С.В., Щетинин О.И. Вакуумный эмиссионный детектор с внешним источником питания для регистрации гамма-излучения в ядерных реакторах.
Атомная энергия, 1984, т. 56, вып.4, с, 226-228, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМНЫХ ИОНИЗАЦИОННЫХ КАМЕР (57) Изобретение относится к регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано при градуировке вакуумных иониэационных камер.
Цель изобретения — упрощение способа и увеличение точности в. процессе изготовления, В способе предварительно измеряют площадь поверхности S
Изобретение относится к технической физике, а именно к области регистрации ионизирующего излучения.и может быть использовано при градуировке вакуумных ионизационных камер, работающих с внешним источником питания по принципу регистрации медленных вторичных электронов (МВЭ).
Цель изобретения — упрощение способа и увеличение точности в процессе изготовления.
Способ определения чувствительности в процессе изготовления вакуумных элей трода-эмиттера, расположенного в полости, ограниченной проекционной плоскостью края электродной системы на стенку корпуса камеры, измеряют также объем этой полостн Ч, Затем заполняют камеру газом или воздухом при фиксированном давлении, облучают камеру иониэирующим излучением и определяют чувствительность К по измеренному электрическому сигналу и определяют искомую чувствительность К у по формуле К Q В иониэационной камере измеряют площадь поверхности S электрода-эмиттера и объем Ч полости, ограниченной .проекционной плоскостью края электродной системы на стенку корпуса, стенкой корпуса и электродной системой ионизациониой камеры. Затем иоиизационную камеру заполняют газом при фиксированном давлении или используюткамеру, заполненную воздухом при атмосферном давлении. После этого гаэо- 1517574 наполненную ионизационную камеру облучают ионизирующим излучением. Создают равность потенциалов между электродами и измеряют электрический сиг- ° нал в максимуме характеристики насыще ния гаэонаполненной ионизационной камеры. По величине сигнала и мощности дозы ионизирующего излучения епределяют чувствительность КА газонайол ненной иониэационной камеры. По вели" чине К, характеристикам конструкции Ч oG — используемых в ней материалов S рассчитывают величину чувствительнос- 15 ти К„ вакуумированной конструкции. Ионизационную камеру вакуумируют и завершают ее изготовление отпайкой откачной-трубки. На чертеже изображена схема, поясняющая границы объемов в ионизацнонной камере. В изготовленной конструкции иониэациониой камеры, состоящей нз размещенных в цилиндрическом корпусе вней- 25 ним диаметром 50 и толщиной стенки 0,8 мм двух электродов, выполненных из набора одинаковых элементов, образующих несколько. расположенных одна эа другой измерительных секций, каждая из которых содержит один элемент одного электрода, заключенный между двумя элементами второго электрода, измеряют площадь поверхности S электрода-эмиттера, и объем V полости, ограниченной проекционной плоскостью 1 края электродной системы на стенку 2 корпуса, стенкой 2 корпуса и электродной системой 3 иониэацнонной камеры, и определяют вели" чину эквивалентного межэлектродного расстояния g U/SÎ, 6 см. В этой конструкции элементы выполнены из не-, пжавеющей стали в виде дисков диаметром 44 и толщиной 0,4 мм, по- . 45 крытых закисью-окисью урана, расстояние между соседними дисками разноименных электродов равно 0,4 см, Ifocле этого ионизационную камеру прн нормальной температуре последователь", но заполняют метаном н аргоном до давлеиия 4 и 35 Па соответственно. Среднзао энергию ионообразования Я il плотность р получанной в камере га-У вовой смеси равны 2,36 ° 10 МэВ н 5,42 ° 10"з г/см> соответственно. Айа- логичньв образом, как отмеченО выше, может использоваться воздух, заполняющий конструкцию при атмосферном давлении. Затем гаэонаполнениую иониэационную. камеру облучают гамма-кванбо тами изотопного источника Со, создают внешним источником питания разность электрических потенциалов 300 В между электродаии, при которой ионИзационный ток газонаполненной камеры находится в насыщении, измеряют электрический сигнал в ней. По величине этого сигнала определяют величину чувствительность К (2,5+ «+0,2) ° 10 Кл/рад к гамма-излучению изотопного источника Со газонаполбО ненной иониэапионной камеры, Под воздействием гамма-излучения сигнал I> га зонаполненной иониэа цио иной к амеры складывается иэ электрического тока ионов и электронов, образованных в межэлектродном промежутке и газовой полости, примыкающей к электродной системе и ограниченной проекционной плоскостью 1 края электродной системы на стенку 2 корпуса и стенкой 2 корпуса, При условии выполнения соотношения Брегга-Грея величина тока I, насыщения газонаполненной иониэационной камеры связана с мощностью дозы Р поглощенной в материале электродов, чувствительным объемом и характеристиками материалов соотношением I> 6,25 10 Р, (Х) где р - плотность газа; W — средняя энерГия ионообразования в газе, МэВ; Ч вЂ” объем полости, ограниченной проекционной плоскостью края электродной системы на стенку корпуса, стенкой корпуса н электродной системой ионизационной камеры; f " средняя величина отношения тормозных способностей материала поверхностного слоя электрода-эмиттера и газа; е - заряд электрона, Здесь Р . берется в Гр/с. Сигнал I вакуумной иониэационной камеры формируется медленныви вторичными электронами и при напряжении питания минус 100 В, при котором обеспечивается полное собирание медленных вторичных электронов в электродной системе и практически отсутствует вклад медленных вторичных электронов, выходящих с . внутренней поверхности стенки корпуса, его величина связана с Ру соотношением Продолшение табл.1 1517574 Оэ 51 .0 ° 08 1,0 0,2 1,3+О, I 1,2 0, 1 1,1+0,2 Таблица 2 2, 5010, 45 2,21092 Таблица l Та блица 3 l, 25+0, l 5 2) 45iOe 35 ItI+0,l 0 63+0 О8 0,6 I 6,25 l0 e+SP>, (2) где Мз — эмиссионная способность закиси-окиси урана,.г/(см МэВ); S - площадь поверхности электрода-эмиттера. Здесь Р такие берется в Гр/с. Чувствительность К вакуумной ионизационной камеры к гамма"излучению изотопного источника Со рассчиао тывают по фьрмуле — W -и К М Й вЂ” К (2, 50+0, 45) 10 Кл/рад, вытекающей иэ установленного механизма токообразования в газонаполненной и вакуумированной конструкции по соотношениям (1) и (2). Здесь f =Iсредняя величина отношения тормозных способностей газовой смеси и эакиси-окиси урана при энергии гамма-излучения 1,25 МэВ; eL V/S0,6 см— эквивалентное мехэлектродное расстояние; Я - величина эмиссионной способности эакиси-окиси урана, нанесенной на поверхности электродов. Значения величины ае используемых в детекторах материалов, берутся иэ табл. 1. После этого иониэационную камеру вакуумируют до давления оста" точных газов. нике 1 ° 10 Па и завершают способ по определению чувстви.- тельности в процессе изготовления отпайкой.откачной трубки ионизационной камеры. Проверку предложенного способа определения чувствительности в процессе изготовления вакуумных нови" зационных камер осуществляют прямым измерением величины. чувствительности К„ вакуумной ионизационной камеры к .гамма-излучению изотопного источника оСо. В единицах IО Кл/рад значения величины К, полученные прямыч измерением и по предложенному спосо- . бу, следующие (см. табл. 2). Закись-окись урана Двуокись тория Двуокись урана,Нержавеющая сталь 12XI8Hl0T травленая в растворе кислот Нержавеющая сталь 10 I2XISHIOT с окисленной при температуре 800-900 С на воздухе поверхностью IS pNi„сплав (5,7Х Ni . по массе) Смесь двуокиси тория с эакисью-окисью.урана .в соот20 ношении l:5 по массе Смесь двуокиси тория с закисью окисью урана в соотношении 1:I по массе Прямое измерение По предлохенному способу Полученные результаты показывают, что эйачения величины согласуются 3S между собой в пределах точности их определения. Значение оС вычисляют по результа- там экспериментальных измерений величин сигналов гаэонаполненной (1 ) и 40 вакуумированной (1„) конструкции при одинаковых условиях облучения гаммаквантами изотопного источника Со и Ы Ю вЂ” - ., а такше по формуле — W I Ж 46 результатам измерения величин S и V, характеризующих конструкцию, и ФорЧ йулеoL — . В сантиметрах значения eL следующие (см, табл, 3), Измерение Расчет по формуле V ю е 1517574 Таким образом, значение величины рассчитанное по предложенному способу и характеристикам конструкции ионизационной камеры, совпадает в пределах точности измерения с величиной, рассчитанной по показаниям гаэонаполненной и вакуумированной конструкции под воздействием гамма60 излучения изотопного источника Со. Составитель С. Кондратенко Редактор Т. Шагова Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни Заказ 1 063 . Тираж 304 Подписное ЬНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, %-35 ° Раушская наб., д. 4/5 Производственно-;.. брательский комбинат "Патент" ° r.умгород, ул. Гагарина, 101 Предлоаенное техническое решение по сравнению с иэвестньачи позволяет упростить определение чувствительности вакуумных камер (вторичноэмиссионных детекторов) к иоиизирующему излучению и с точностью 1520Х определять чувствительность на этапе разработки макетов до операции вакуумирования и герметизации откачкой трубки, что в свою очередь позволяет значительно увеличить качество разработки, Предложенное техническое решение позволяет также проводить градуировочные измерения энергетической чувствительности вторично-эмиссионных детекторов облучением заполненного газом детектора лабораторными иэотопными источниками методом газонаполненной ионизационной камеры, чувствительность которой на 3-4 порядка величины выше чувствительности вторично-эмиссионного детектора, что позволяет также упростить мероприятия по безопасной работе с источниками излучения. Формула и э обретения Способ определения чувствительности вакуумных ионизациониых камер, заключающийся в том, что ионизационную камеру, состоящую иэ корпуса, полости и расположенных в ней электродов-эмиттеров, облучают иониэируюшим излучением, измеряют элек10 трический сигнал в ней и определяют величину чувствительности, о т. л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа и увеличения точности, камеру в процессе изготовле15 ния предварительно заполняют газом или воздухом, облучают иониэирующим излучением, определяют чувствитель ность К> а чувствительность вакуумной камеры находят по формуле К =Жf SK ч s рч А) где И - средняя энергия ионообраэования в rase или воздухе; Х вЂ” средняя величина отношения тормозных способностей материала поверхностного слоя электрода-эмиттера ш rasa èëè воздуха; P — плотность rasa или воздуха эС вЂ” эмиссионная способность материала поверхностного слоя электродаэмиттера; S " площадь поверхности электрода-эмиттера; Ч - объем, ограниченный проекционной плоскостью края электродной системы на стенку корпуса, стенкой корпуса и элекТродной системой иони-„ зационной камеры. 
