(54) ИОНИЗАЦИОННАЯ 4П-КАМЕРА
12
Изобретение относится к ядерному приборостроению и может быть использовано для прецизионных относительных измерений активности нуклидов в протяженных гамма-источниках, в частности для аттестации источников из радия в качестве рабочих эталонов единицы массы радия и поверки образцовых гамма-источников по активности нуклидов и массе радия, а также для измерения активности радионуклидов в растворах, заключенных в ампулы большой длины, достигающей 100 мм.
Известно устройство -. ионизационная цилиндрическая 4п-камера, состоящая из потенциального электрода с внешней и внутренней цилиндрическими стенками, между которыми расположен цилиндрический собирающий электрод, делящий камеру на две половины с одинаковой конфигурацией конструктивных элементов, ограничивающих объемы половин камеры. Цилиндрическая полость, ограниченная внутренней поверхностью стенки электрода и называемая «колодцем камеры, для размещения в камере источников гамма-излучения. Обе половины камеры, разделенные собирающим электродом, работают как самостоятельные камеры, вносящие независимый вклад в общую силу тока и в зависимость этой силы тока от размеров источников и их положения относительно центра камеры. Указанная зависимость силы тока в ионизационных камерах определяется конфигурацией конструктивных элементов, ограничивающих ионизационные объемы камер 1, 2.
Данная камера характеризуется уменьшением силы тока при увеличении длины источников при их смещении из центра ка10меры.
Известна также камера, состоящая из потенциального электрода с цилиндрической стенкой и цилиндрического собирающего электрода. Упрощение конструкции,
15 камеры не меняет характера зависимости силы тока от длины источников и их положения на оси камеры. Это определяется тем, что конфигурация конструктивных элементов камеры, ограничивающих ее иони20зационный объем, аналогична конфигурации элементов рассмотренной выше камеры, ограничивающих объемы каждой из ее половин, разделенных собирающим электродом 3.
25
Недостатком камер является сильная зависимость силы тока в них от размеров источников и их положения в камере, что приводит к большой погрешности результатов относительных измерений активности
30 нуклидов или массы радия в гамма-источниках. При этом основная составляющая указанной погрешности определяется зависимостью силы тока от длины источников и их положения на оси камеры, поскольку при измерении активности нуклидов (масс радия) сравниваются, как правило, гаммаисточники с одинаковым или близким диаметром, но существенно отличающиеся длиной, как, например, источники из радия-226 или растворы радионуклидов.
Наиболее близкой к изобретению является ионизационная 4п-камера, содержащая цилиндрические потенциальный и собирающий электроды с цилиндрическими передвижными насадками, установленными в пределах ионизационного объема камеры на внешней поверхности электродов в их средней части 4.
Такая камера состоит из потенциального электрода с внешней и внутренней цилиндрическими стенками, между которыми расположен цилиндрический собирающий электрод, делящий камеру на две половины. В средней части электродов на внещней .поверхности стенки собирающего электрода и стенки потенциального электрода в пределах ионизационного объема камеры установлены передвижные насадки, выполненные каждая в виде полого соосного с электродами цилиндра и укрепленные на. электродах стопорными винтами. Цилиндрическая полость, ограниченная внутренней поверхностью стенки электрода и называемая «колодцем камеры, служит для размещения в камере гамма-источников.
Известная 4п-камера работает следую-щим образом.
При размещении гамма-источника в центре камеры в обеих ее половинах, разделенных электродом, электронами, выбитыми гамма-квантами из электродов камеры, ионизуются молекулы газа и, благодаря разности потенциалов между электродами, в камере возникает ионизационный ток, При этом в зависимости от направления электрического поля между электродами ионы того или иного знака собираются из обеих половин камеры на электроде, соединенном с каким-либо электромеханическим устройством. Измеряемая сила тока в камере пропорциональна активности нуклида или массе радия в источнике и используется для их определения.
Со смещением источника из центра камеры по ее оси или с увеличением длины источника при сохранении в нем той же активности нуклида (массы радия) увеличивается доля гамма-излучения, выходящая через основания внутренней стенки потенциального электрода и не вносящая вклад в силу тока в камере. Но соответствующее уменьшение силы тока в некоторой степени компенсируется благодаря относительному увеличению ионизационных объемов в верхней и нижней частях обеих половин камеры по сравнению с ионизационным объемом в их средней части, которое достигается установкой передвижных насадок в средней части собирающего электрода « стенки потенциального электрода. В результате существенно расширяется область около центра камеры, в границах которой изменение размеров источника или его положения относительно центра камеры вызывает изменение силы тока в заданных пределах. Перемещением насадок по внешней поверхности электрода и стенки дополнительно достигается некоторое увеличение указанной области. Но с изменением длины источника или его положения на оси камеры сила тока в ней меняется и, следовательно, существует соответствующая составляющая погрешности результатов относительных измерений активности нуклидов и массы радия в протяженных гаммаисточниках. Это определяет недостаток известной камерь.
Недостатком известной камеры является также невысокая точность результатов относительных измерений активности нуклидов и массы радия в протяженных гамма-источниках, обусловленная, в основном, зависимостью силы тока в камере от длины источника и его положения на оси камеры. Цель изобретения - повышение точности относительных измерений активности нуклидов и массы радия в протяженных гамма-источниках.
Поставленная цель достигается тем,что в ионизационной 4п-камере, содержащей цилиндрические потенциальный и собирающий -электроды с цилиндрическими передвижными насадками, установленными в пределах ионизационного объема камеры на внешней поверхности электродов в их средней части, каждая насадка снабжена двумя одинаковыми раздвижными системами соосных с электродами полых цилиндров разного диаметра, установленными между внутренней поверхностью насадки и внешней поверхностью электродов.
На фиг. 1 изображена предлагаемая 4п-камера; на фиг. 2 - ее модификация; на фиг. 3 - экспериментальные результаты, полученные с модифицированной камеры.
Предлагаемая 4п-камера (см. фиг. 1) состоит из потенциального электрода 1 с внешней и внутренней цилиндрическими стенками 2 и 3, между которыми расположен цилиндрический собирающий электрод 4, делящий камеру на две половины с одинаковой конфигурацией конструктивных элементов, ограничивающих объемы половин камеры. В средней части электродов на внешней поверхности стенки собирающего электрода 4 и стенки 3 потенциального электрода I установлены передвижные насадки 5 1И 6, снабженные каждая двумя одинаковыми раздвижными системами соосных с электродами полых цилиндров разHoro диаметра 7-14, укрепленными на электродах камеры, например, стопорными .винтами. Число цилиндров в раздвижных системах зависит от размеров камеры.
Предлагаемая камера работает следующим образом.
Со смещением гамма-источников из центра камеры по ее оси или с увеличением длины источника при сохранении в нем той же активности нуклида (массы радия) увеличивается доля гамма-излучения, выходящая через основания внутренней -стенки 3 потенциального электрода 1 и не вносящая вклад в силу тока в камере. Но при этом в зависимости от общей высоты передвижных насадок 5 и 6 с установлен-ными в насадках раздвижными системами цилиндров 7-14 сила тока в предлагаемой камере либо уменьшается, либо увеличивается. Если с увеличением длины источника или с его смещением по оси камеры из ее центра сила тока в ней, например, :уменьшается, то уменьшением общей высоты передвижных насадок 5 и 6 с раздсмжными системами цилиндров 7-14, осуществляемым соответствующим перемещением цилиндров 7-14 вдоль оси камеры, достигается такое увеличение ионизацион ных объемов в верхней и нижней частях обеих половин камеры по сравнению с ионизационными объемами в их средней части, при котором сила тока в камере не меняется при указанном изменении длины источника или его положения в пределах больших участков оси камеры. Этот же эффект достигается при увеличении общей высоты передвижных насадок 5 и 6 с раздвижными системами цилиндров 7-14 путем соответствующего перемещения цилиндров 7-14, если первоначально сила тока в камере увеличивалась с ростом длины источника или при его смещении из центра камеры вдоль ее оси. Передвижением насадок 5 и 6 с системами цилиндров 7-14 как целого, а также относительным перемещением цилиндров 7-14 достигается необходимое положение и наибольшие размеры области около центра камеры, в границах которой положение источника пренебрежимо мало влияет на силу тока в камере.
Таким же образом работает более простая по конструкции модификация предлагаемой камеры, совпадающая по конфигурации элементов, ограничивающих ее ионизационный объем, с обеими половинами предлагаемой камеры. Модифицированная камера (см. фиг. 2) состоит из потенциального электрода 1 с цилиндрической стенкой 2 и цилиндрического собирающего электрода 4, в средней части которого в пределах ионизационного объема камеры установлена передвижная насадка 5, снабженная двумя одинаковыми раздвижными системами соосных с электродами полых .цилиндров 7-10 разного диаметра.
Экспериментальные результаты, полученные с модифицированной камерой (см. фиг. 3), характеризуют зависимость силы тока в камере от положения на ее оси гам5 ма-источника малых размеров при разной общей высоте передвил ных насадок на ее электродах с установленными в насадках раздвижными системами цилиндров. Электроды использованной в экспериментах камеры (фиг. 2) изготовлены из свинца толщиной 1,5 мм, ее потенциальный электрод 1 имеет высоту 270 мм и внутренний диаметр цилиндрической стенки 2-96 мм, высота собирающего электрода 4 равна
5 260 мм, внешний диаметр электрода - 56 мм, высота насадки 5-100 мм, ее внешний диаметр - 67 мм, толщина стенки - 1,5 мм, высота цилин дров 7 и 9 - 30 мм, их внешний диаметр - 64 мм, толщина стенки
0 1,0 мм, высота цилиндров 8 и 10 - также 30 мм, их внешний диаметр - 62 мм, толщина стенки - 1,0 мм.
Графики 1, 2 и 3 на фиг. 3 представ5 ляют зависимость силы тока в камере (фиг. 2) от положения цилиндрического источника из °СО с диаметром и высотой 2 мм на оси камеры в пределах ±60 мм относительно ее центра при значениях общей 0 высоты передвижной насадки 5 с раздвижными системами цилиндров 7-10 на ее собирающем электроде - 220, 100 и 200 мм.
При этом сила тока в камере соответственно уменьщается на (1,2-3,2) %, увеличи5 вается на (3,6-4,3) % и остается постоянной в пределах 0,1%.
Полученные результаты подтверждают, что в предлагаемой камере достигается независимость силы тока от длины источников и их положения на оси камеры при относительных измерениях активности нуклидов и массы радия в источниках максимальной длины, составляющей 100 мм. При
5 указанных измерениях это позволяет увеличить точность результатов измерений, уменьщив погрешность, связанную с размерами источников и их полол ением в камере, и полностью исключить эту погрешность в случае источников с равными диаметрами, как-это имеет место, например,, при таких ответственных измерениях, как аттестация источников радия в качестве рабочих эталонов единицы массы радия, являющихся одним из основных элементов в системе метрологического обеспечения народного хозяйства в области ионизирующих излзчений.
Формула изобретения
Ионизационная 4п-камера, содержащая
цилиндрические потенциальный и собираю65 щий электроды с цилиндрическими пере
