Ионизационная камера Советский патент 1983 года по МПК H01J47/02 

Изобретение относится к устройствам дпя детектирования радиоактивного иэпучения. Ионизационная камера состоит из корпуса, являющегося наружным эпектродом, центрального электрода, {заопяторов, устройств ддя ввода кабепя и в спучае проточной ионвзаиконной камеры устройст дпя подкпючения коммуникаций контролируемого газа. Ионизационные камеры могут работать в довольно широком диапа зоне напряжений на электродах (515ОО В), обеспечивающих работу камеры в режиме насьвдеаия, так как топько в этом режиме ток ионизационной каме ры пропорционален интенсивности радиоактивного излучения. Диапазон измерений камеры определяется, с одной стороны, ее чувствительностью, которая в основном зависит от объема, а с другой - интенсивностью ра диоактиБного излучения,при которой появляется рекомбинация ионов, и камера выходит из режима насыщения. Степень рекомбинации ионов в камере при данной интенсивности излучения зависит от расстояния между электродами и напряжением на них. Чем меньше расстояние между электродами и чем больше разность потенциалов между ними (т.е. чем больше напряженность электрическог поля в камере)i тем меньше степень рекомбинации. Устройство, регистрирующие величину ионизационного тока камеры, позволяют производить измерения в значительно бол шем диапазоне, чем диапазон измерений обычных ионизационных камер в режиме насыщения. Поэтому при расширении диапазона измерений приборы комплектуются набором ионизационных камер различного объема или устройствами для изменения напряжения на электродах. Так, например, известен измеритель мощности дозы ИМДЦ-70 для измерения мощности экспозиционной дозы гаммаизлучения в диапазоне от 0,1 до 10 мкР В качестве детектора в приборе использована ионизационная камера объемом 50О см. Прибор имеет 5 поддиапазонов Напряжение на эпекгродах камеры на 2-ю и 1-ом поддтапазонах 6 В, на 3,4 и 5-ом - напряжение увеличивается до 70 Известен довиматр УЛ - J -18 1J. В комппект приборе входят 5 типов иони зационных камер объемами 10ОО см , 1,5 50 диапазонами йзме ренвй 0,17 0,17 Р/мин; 1-10 9 12 -102р/мин, 1-10--3,3-103р/мин оо тве тс тве нно. Напряжение на электродах дпя всех амер составляет 250 В, В 1астоящее время широкое распрост-. анение получили проточмые ионвзнц 1ОНйЫй амеры, которые используются в систеах контроля загрязненности воздуха адиоактивными газами. Конструктивно проточные ионкзацноМйЬЭ амеры отличаются только тем, что Е-камере предусмотрена ьозможность прокачку контролируемого воздуха через ионизацион №1й объем. Расширение диапазона работы этих камэр EOi,:, а-аегся Tei.;:;. лсо средствами. Например, известен ко1.ш;тзкт приборов Саксауп,. предназначенЕ-ц-.л ,.:-л измерения концентраций радиоактивны к газов в воздухе по их fS излучению 2.} В :1 омппект прибора входят три протс-чйл.. ионизационные камеры объемами 10, 1 и 0,1 ПС диапазонами измерений Ю Ки/л, 1 -Ю-Э -10- Ки/г к IlO -10 Ки/л соответственно. Наяря жение на электродах камер 60О В, Предложено 5 конструктивных м;оцяфикаций проточных ионизационных камер дпя измерения кониенграцйи радиоакч-г-т- ных газов, где ре лаются вопросы op-e низации прокачки контролируемого газа без искажения электрического погая Гз . Эти камерь обпадаьот o6u.u®4 негзостат-ком - узким диапазоном работы в режшуге насыщения. Наиболее бпизким по технической сущности к изобретению является ионизационнйя камера дпя детектирования рбдио активных газов, состоящая из с ричеокого корпуса, являющегося наружным электродом, центрального электрода и изоляторов между ними 4J. Этот прибор предназначен для градуировки и проверки радиометров i-активных газов-в поверочных лаборатордах и на промыиьленных предприлтиях5 а также для изме рения концентрации (удельной объемной активности) аргона - 41, {иотопов криптона и ксеноне, и кх смесей в всхздухе, Ионшационная камера радиометра состоит из геометрического медного корпуса с толщиной стенки 6 мм; внутренним диаметром сферы 240 мм ( V 7,2 п), выполняющего роль внешнего электрода. центрального стержневого электрода, йзо« ляторов между эяеЕтроцама и устройства для ввода и вывода Еонтроккруемого газа. Использованвв эуогч) радкометра .для азмерейня смеси юотонов благородных газов предъявляется дополнмельныб требования к ионизационной камере в отношении эффективности регистрации / -взпучения различного энергетического спектра, которая имеет сложную зависимость от геометрической формы, размера материала и толщины стенок камеры и т.д. Можно показать, что медная сферическая проточная ионизационная камера внутренним диаметром 240 мм ( V 7,2 литра) с тотдиной стенок 6 мм является оптимальной при .измерении концентраций радиоактивных благородных газов (41 АГ- и осколки деления). Именн такая ионизационная камера может обеспечить измерение концентрации радиоактивных благорюдных газов с любым изотопным составом с точностью не хуж 35%. Диапазон работы такой камеры состав ляет 5-10- -2,5-10- Ки/л при напряжении на электродах 125О В. Однако этот диапазон недостаточен для радиометров газов, используемых для контроля выбросов радиоактивных газов в атмо сферу и измерения концентраций радиоактивных газов в помещениях на ядерных реакторах, АЭС и предприятиях атомной промышленности. Измерение геометрии ионизационной камеры принципиально невозможно, так как это нарушает основно свойство камера. - одинаковую эффектив ность регистрации различных бпаго родных газов. Увеличение напряжения на электродах более 1250 В также давозможно, так как в этом случае даже : при использовании изоляторов с лучшими техническими харак еристтсами появляет ся нестабильность и флуктуации в работе прибора вз-за не ста биль ности токов утеч ки изоляторов. Цепью изобретения является расширение диапазона измерений радиоактивного излучения за счет повышений напряже ности электрического поля в камере без увеличения напряжения на электродах и при сохранении геометрических размеров камеры. Цель достилается тем, что в предлагаемой ионизационной камере для детектирования радиоактивных газов, состоящей вз сферотеского корпуса, являющего

ся наружным электродом, центрального электрода и изоляторов между ними, к указанным -электродам допопнитепьно щ всоединены токопроводящие пластины, прозрачные для газа, причем пластины иа- ружЕого электрода чередуются с пластинами вйутрённего электрода, каждая из токопроводящих пластин выполнена в виде

1одимыми для камеры электрическими характеристиками,, кроме кварца, который в камере Есвпримеиим вз-за его хрупкости. Сорбция гвзов приводит к большим остаточным токам камеры после ее продувки особенно после ее измерения больгших концевтраиий газов, что практически исключает возможность идалерения малых двух метаппичесжих концентрических колец, соединенных между собой радиальными металпическими лучами, между которыми натянуты токопроводящив нити, а изоляторы между электродами выполнены из фторсяргласта с минимально открвлтой поверхвостью, контактирующей с контролируемым газом. На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемой ионизационной камеры. Камера состоит вз таружвого электрода, выполненного из двух медных попусфер 1 и 2 с толщиной стенки 6 мм. Внутренний электрод выполнен из двух разъемных медных стержней 3 и 4. Внутренний электрод изолирован от наружногчэ изоляторами 5 и 6 из второпласта. На внутреннем и наружном электродах закреплены токопроводяшие пластины 7 и 8, прозрачные для газа. Каждая из токопроводяших пластин; выполнена из двух металлических концентрических колец 9 и 1О, соединенных пайкой с шестью радиальными л чами 11, между которыми натянуты токопроводящие нити 12. В предлагаемой конструкции копьиа и лучи выполнены из медной проволоки. Ионизационная камера закреплена на специальном переходнике 13, в котором еде ла ны отверстия для ввода кабе ля 14 и для протсжа газа 15,16. Воздушные кс 1мунйкации подключаются к резьбовым патрубкам 17 и 18 с помощью накидных гаек. Работа ионизационной камеры за - ключается в следующем. /Ь -излучение р/а газов, прокачиваемых через камеру, производит ионизацию атомов воздуха. Ионы за счет напряжения, приложенного к электродам, создают ионизационный ток, пропорциональный мощности р/а.излучения (концентрации газов) измеряемый специальными приборами, в нашем случае дозиметром УЛ -J-18. О-гкрытая поверхность изоляторов, смываемая контролируемым р/а газом, сделана минимальной. Это связано с тем, что была обнаружена высокая сорбция газов практически всеми изоляторами с необконцентраций и тем самым сокращает диапазон и ерений.

Проведенные исследования и проверка предлагаемой широкодиапазонной сферической ионизационной камеры показали следующие преимуше отва..

При напряжении на эпектродах камеры, в 5 раз меньшем по сравнению с камерой радиометра Биота, диапазон измерений камеры расширился бопее чем на 4 порядка (4,6-10- -1,510-)Ки/п, а эффективности регистрации различных бпэгородных р/а газов не ухудшились, что видно из нижеприведенной таблицы.

1. ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА, для детектвртвания радиоактивёсых газов, состоящая из сферического корпуса, являющегося наружным эпектродом, центрального эпектрода и изоляторов между ними, отличающаяся тем, что с 1юлью расширения диапазона измере ний радноактивиого излучения путем повышения напряженности электричесасого поля в камере без увеличения нащ яжвния электродах в при сохранении геометричеоких размеров камеры, к указанным электродам дополнительно присоединены тркопроводящие пластины, прозрачвые для газа, причем ппастишл наружного эпектрода чередуются с пластинами внутрен1юго электрода.. 2. Камера по п. 1, отличаю§ щая с я тем, что каждая кэ указанных пластин выпсянена в виде двух металггаkn ческвх концентрических колец, соединенных между собой радиальными металлическими лучами, между которыми натянуты токопроводящие нити, а изолятор выполнены из фторопласта.ч CD bi

0,346 1ОО%

конверсионные 0,95 -10 0,О46-55%

0,67 100% 1,40 - 10® 1,198 - 99,2% 1,60 . 10-е 2,49 0,8%

На осиюве изобретения могут быть созданы шврокодвапазовные ионизационные камеры дпя различных видов р/а вэлyчeния,t которые могут работать в комплексе с любыми существующими в дастоящее время измерителями иошзгаиионкых токов, в частности система с широкодиа3,1010 1,49

4,10 1,13 4,63

пазонной сферической проточной ионвза ционной камеры может ширсжо применяться на ядерных реакторах, на атомных станциях и на других предприятиях атомной гфомышленности для контроля выбросов р/а газов в окружающую среду и для контроля концентрации р/а газов в помещениях.