Ионизационная камера для измерения активности радиоактивных источников Советский патент 1984 года по МПК H01J47/02 

Изобретение ртносится к области Трад йометрйи мржет быть использовано для абсолютных измерений актив ности или мощности внешнего излучения (если не известна схема расп да радиоактивных источников гамма квантов - I -„--- Известны квантометры для измере ния энергии пучка излучения элект ронногб ускорителя, которые являю ся многопелевыми ионизационными ка мерами tl3 .CyMT-iapHaH толщина L элёктрллбв выбирается из усл6ви:я поглощения - 95% энергии пуч ка. Толмина электродов и зазоров в бирается согласно формуле приближе ного численного интегрирования на конечном отрезке таким образом, чт бы суммарный ток зазоров был пройо ционален Е, . Для учета энергии, поглотившейся в толщине L использ ется экспериментально найденная зав симость ослабления с толщиной и ширина послёйнего зазора увеличивается на величину д , где /а не зависит от энергии пг.тающего излуче ния и близко ккоэффициенту ослабления наиболее проникающей компонен ты. Недостатком такого квйнтометра является ошибка измерениясвязанная с неточным знанием величины /и,, зависимостью /и. от энергии излучения и несоблюдением экспоненциального /закона ослабления с толщиной. По технической и физической сущ|Нрсти наиболее близким предлагаемом изобретению является квантометр для raNfl a-источников 2, пред ставляющий собой многощелевую иониэационную камеру, содержащую набор разделения сферическими щелями чередующихся высоковольтных и собирающих электродов, общая толщина которых определяется допустимой долей энергии, непоглощенной материалом электродов по формуле где п - доля энергии, %; В(х) - факто15 возрастания; (U - коэффициент ослабления излучения; L - суммарная толщина потлотипричем, толщины электродов определяются положением узлов, а толщины щеЛей - весами формулы численного интегрирования. Медостатйом.такого устройства . является невысокая точности Измерения связанная jb тем, что Неи.эвестна доля сУ мощности источнику,непоглотившаяся : в материале электродов(ь), Дальнейшее увеличение толщины материала электродов приводит к увеличению трудностей при конструировании и изготовлении устройства, поскольку вес электродов увеличивается как t. Цель изобретения - увеличение точности измерения за счет выбора taKoro соотношен толщины электродов и величин ионизационных щелей при неизменной суммарной толщине электродов (L), чтобы ток камеры был пропорционален мощности, вьщеляющейся в бесконечно толстом поглотителе при любом законе ослабления излучения в веществе электродов. Это достигается за счет того, что толщина k-oro электрода состав- (y-k часть суммарнрй толщины, а 1шрина k-ой ионизационной щели пропорциональна с(е , где для 1 К ,-абсцисса, ot - вес k-ой ординаты в формуле численного интегрирования Лагерра от О до с , У 0. Вследствие чего суммарный ионизационноый ток щелей пропорционален мощности излучения поглощенной в бесконечно толстом поглотителе. Ток i такой камеры пропорционален мощности Р излучения, выделяющейся в бесконечно толстом поглотителе и равной мощности излучения источника. На чертеже представлено сечение ионизационной камеры по оси устройства, которое содержит высоковольтные электроды 1; .собирающие электроды 2; ионизационные промежутки 3, источник 4 -излучения. .Устройство состоит из набора, концентрических шаровых оболочек { внутрь которых ) помещается источник разделенных ионизационными щелями. Оболочки являются электродами (E eчeтныe 1 - высоковольтными, четные 2 - собирающими /камеры. Все собираюг 1е и все высоковольтные электроды имеют между собой электрический контакт; измеряется суг-ячарный ионизационный ток. Устройство работает следующим образом. Измеряемый источник излучения помещают в центр камеры, излучение источника создает в материале поглотителе вторичные элekтpoды, которые вызывают ионизацию воздуха в щелях между электродами. Под действием приложенного к высоковольтному электроду: напряжения, ионы собираются на сигнальных электрода Измеряют общий ток электродов. Согласно принципу Брегга-Грея удельная объемная мощность р., В У м излучения, поглощенная в веществе поглотителя, связана с удельной объемной ионизацией 1уД/л 3 в газовой полости соотношениеп fy fLuiy Если источник помещен в т .ентр сферической полости в бесконечно толстом поглотителе, то для мощное ти Р его внешнего излучения имеем формулу 211 Ji P jpydVrpujjjj I r drsinededig, V OOf-Q. где V - объем поглотителя; г - радиус внутренней полост - сферические координаты. 2JiJi.-... Поскольку. I i о sinSded 4 i() А/м-э ток из сферической щели единичной толщины радиуса г, то (2) можно св ти к интегралу от- п(г), так что в .дят переменнуп т L имеете pu.Lf Prpwj (г п Un Известна формула приближенного интегрирования Лагерра на полуоси от о Г 00 ( 3) 00 fi . )cJ,o,( (4)о... Искомый интеграл (з) может быт сведен к f I , если ввести функцию l(5)ef,-/f I у /jj. . -л X. /л. . dpie ( 6 . --Sfif.) Для Р тогда имеем ) -в-L - глубина материала, на П которой расположена k-ая If I щель;, 0 i l-ij-4-ti |- ток из k-ой щели, привё п денной к единичной толщины щели Чтобы выполнялось соотношение с Г л/ 1 ;г.- гле . 1 - ток k-ой ще-65 им ли, необходимо, чтобн k-ая: т-ель имела 1шрину е лСй е где . d6 - параметр, выбранный из конструктивных соображе. ... , , PUJ ц . Тогда Р Р -р и, следователь.,о, чувствительность устройства определяется как ....j, При этом тол1дина k-oro электрода .равна -li-L , а ширина k-ой ще,ли . Толщина L до последне-й k-ой Щели может ориентировочно определяться, например, для поглощения 95% энергия.из уравнения .00 i-/ux В(«ь(.х)е cix где В - энергетический фактор накопления; /it- - коэффициент ослабления. В качестве примера оценим точность , с которой устройство выполненное из меди, позволяет измерить внешнее излучение источника кобальта-60. Если принять 3(/ах1 ,рля педи и железа одинаковтши, то для величин В, приведеннпх н (U) имеет В 1 - l,T,tt(. Пз (б) получаем /iL 5 и при 0,522 1/см необходимо - i-i- V Р «, . JL / 1- ..Л.Ч ,iJ,rHl4. выбрать L 9,57 см. Поскольку, согласно (,) ( 0,323; 1,74б; 4,537; 9,395, то толщина электродов 4Ц 7 ОТО- тг тг TTTriLfua о по v ( предлагаемого устройства должна быть равными 3,29; 4,50; 28,44 и 49,55 мм (если выбрать h 4), а величины ионизационных целей 1,28; 3,16; 5,60 и 10 мм при (ЛГ. 0,154 см). Чувствительность такого устройства 1,27-10 Сравним точное значение величины ll.., .4,0.3 . . измеренным 1 изм, устройством, еющим элек.троды указанных толщин.

Для выч-ясления 1 измерения вводим еременную if s jux f- такую, чтобы Vsf,, при K«L(;ut.f) 5

J(.l.VJ.-.|(.«,,v| ;-;

fn

.00

(-er

)

Й

fn V n /

671596.

4,017, что на 0,2% меньше действительной величины, равной 4,023.

Таким образом, если усечки энергии из поглотителя, образуемого электроДе1Ш составляют 5% и устройство-прототип регистрирует 95% всей энергии jBHenmetO излучения источника, предлагаемое устройство регистрирует 99,8%-энерги 1.

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ, содержащая набор раз- 'деленных сферическими ионизационны- 'мй щелями чередующихся высоковольтт- ;Ных и собирающих электродов, об11^ая толщина которых определяется допус- , тимой долей энергии, непоглощенной материалом электродов по формуле:Blx<e''^''dxгде п - доля энергии, %; В(х) - фактор возрастания; (U. - коэффициент ослабленияизлучения,причем толщиньй электродов определяются положением узлов, а толщины ще- •лей - весами формулы численного интегрирования ,.0 'т л и ч а ю щ а я - с я тем, что с целью увеличения" точности измерений, толщина k-6roэлектрода составляетU+^~f<c-ую частьЛttoo ~ --М-"В(х)е dxобщей- толщины электродов, а ширина k-ort ионизационной щели пропорциональ^^ наск^еР*, где для is K^.n;f^ -абсцис-§ са. «^ - вес k-ой ординаты в форму-ле численного интегрирования Лагер- ра от О до 00 Е- = О.(Ла>& ^СПСОо:>&