бы обеспечить эффективность собирания /=0,99 ,при мощности экспозиционной дозы -104 р/с, необходимо приложить столь боль- шОе напряжение, ЧТО' наступает электрический пробой газа.

При других обстоятельствах ограничивающим фактором слу- жит ударная ионизация, которая при до٠статочно высокой мощно- сти дозы мО'жет наступить при бО'Лее низком напряжении, чем не- обходимо для обеспечения заданной эффективности собирания ионов. Все это ограничивает дозиметрическое применение иониза- ционных камер бО'Льшой мощности дозы.

При наличии универсальной характеристики нет необходимо- сти обеспечивать высокую эффективнО'Сть собирания ионов. Дей- ствительно, в ПОЛЯХ высокой интенсивности легко измерить ,на- чальное сопротивление камеры Ro■ кроме того, достаточно - про- вести еще одно измерение иО'Низационного тока I' при напряже- НИИ на камере и за пределами омического участка вольт-ампер- ной характеристики и найти соответствующее сопротивление بؤ = = u/i. Из этих данных вычисляют значение Q=Ro/R■ По универ- сальной характеристике определяют эффективность собирания ионов f для данного значения в. Эта же эффективность сО'бирания соответствует измеренному току ،'. Ток насыщения теперь легко найти по соотношению io = i/f■

§ 24. Закономерности ионизационных амер

ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ОБЛУЧЕНИИ

Тормозное излучение, возникающее в ускорительных установ- ках, импульсных трубках и рентгеновских аппаратах, М'0'Жет СОЗ- давать большие мгновенные значени٠я мощности Д'ОЗЫ при сравни- тельно малых средних значениях. Это обстоятельство создает ОСО- бые условия работы ионизационной камеры.

Рассмотрим процессы, происходящие в плоскопараллельной камере, находящейся в пучке импульсного излучения. Пусть дли- тельность каждого импульса настолько мала, что образовавшие- ся ионы не успевают заметно изменить своего положения, в то же время предположим, что интервал между импульсами больше вре- мени, необходимого для собирания ионов на электродах. При этих условиях можно считать, что происходит мгновенная иони- зация, а 'Собирание ионов в каждом импульсе идет независИ'Мо от других импульсов ионизации.

Если бы к камере не было приложено напряжение,.концентра- ция ионов после каждого им'пульса изменялась бы по закону

n=no/()-\-an_Q٠t), (24.1)

где «о —начальная концентрация ионов, созданных мгновенно импульсом излучения; а — коэффициент рекомбинации ионов.

При налИ'Чии электрического ПОЛЯ положительные ионы пере- мепаются к катоду, а отрицательные —к анО'Ду, и в некоторый М'Омент времени -после иони'зации в камере будут существовать область положительных ионов, область отрицательных- ионов и

79

Анод	اإإأ!إا؛!اإإا
	:+ب:ااجبب:	ч
	-

Катод

Рис. 21. Пространственное распределение ионов в плоской камере при импульсном облучении

область перекрытия шириной X, в кото-рой находятся и положи- тельные, и отрицательные ионы (рис. 21).

Концентрация ионов в области перекрытия определяется фор- мулой (24.1), а ши'рина 'Области изменяется от величины, равной расстояни-ю между электродами /г, до нуля:

Х4—(М٠Ц٦Щ|Н١, ٠

где &1 и ^2-подвижность ионов. Отсюда время перекрытия

(24.3) .[رع(₂غبلح)],/2غت’7

В течение этого времени ионы рекомбинируют в пределах обла- сти перекрытия. ИО'НЫ, которые не успели прореком'бинировать за это время, достигнут электродов. Полное ЧИ'СЛО пар ионов, проре-

комбинировавших за время т, равно

фа = ٢ ап*ХсН.

о

Подставив в формулу (24.4) значения п и X, П'0٠сле интегрирова- НИЯ получим

(24.4)

<2٠1 —ا]ج = ٠п(1-Н)],

(24.5)

где

1١=аПо٢=апоЛ²/؛[(Л1+А₂)٤/]. (24,6)

Полное число пар ионов, образованных в объеме камеры одним импульсом излучения

(24.7)

(24.8)

—٥

Отсюда эффективность собирания ионов

Чтобы уяснить физический смысл величины ،٩, напишем

٦٢٢ ٢

где ٠г_а — время, в течение которого концентрация ионов в области перекрытия уменьшится в результате рекомбинации в 2 раза (вре٠ мя рекомбинации).

80

Таким образом, эффективность собирания ионов полностью^ определяется отношением времени перекрытия ко времени реком­бинации: чем меньше это отношение, тем выше эффективность со­бирания ионов. Из формулы (24.7) непосредственно следует, что، lim/=l при т١—>0, a 1ш٧=0 при ،٩٠>о٥.

Формула (24.7) получена в предположении, что пространст­венный заряд не искажает электрического поля между электрода­ми. Анализ показывает, что учет пространственного заряда ведет к некоторому увеличению коэффициента т١ при заданном напря­жении на камере, но зависимость эффективности собирания от п можно определить ؛по формуле (24.7).

Из формул (24.6) и (24.7) следует, что для импульсного излу­чения, как и для непрерывного, при неизменной интенсивности? ионизации эффективность собирания ионов будет тем выше, чем меньше расстояние между электродами и чем больше подвиж­ность ионов и напряжение на камере.

Можно получить эффективность собирания ионов, близкую к 100% вследствие большей подвижности ионов, применяя газы, не образующие отрицательных ионов (например, чистый аргон). В этом случае электроны быстро собираются на аноде камеры и، пространство между электродами оказывается заполненным ма­лоподвижными положительными ионами. Положительный прост­ранственный заряд может, однако, ограничить собирание элект­ронов, если созданное им поле сравнимо с полем, обусловленным внешним источником напряжения.

Поле пространственного заряда ؛после удаления электронов описывается уравнением Пуассона

div &——4лепо٠ (24.9)

Из выражения (24.9) для плоской камеры определим потенци­ал у катода относительно анода, обусловленный полем простран، ственного заряда ٠.

U₀=2nen₀h². (24.10)

Если то часть электронов окажется связанной простран­ственным зарядом и собирание электронов будет неполным. Сле­довательно, пространственный заряд не влияет на эффективность собирания ионов при условии, что

и>2леп^². (24.11>

Практически важен вопрос об изменении эффективности соби­рания ионов в случае перехода от непрерывного облучения к им­пульсному при ؛постоянной средней мощности дозы. Изменение эффективности собирания ионов ограничивает возможность при­менения камер, проградуированных при непрерывном облучении, для дозиметрии импульсного излучения.

Если V — число’ импульсов ионизации в единицу времени, та среднее число ионов, образующихся в единице объема камеры в единицу времени,

81