Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Иванов В.И.docx
Скачиваний:
252
Добавлен:
25.03.2020
Размер:
992.68 Кб
Скачать

§ 71. Применение электретов в дозиметрии

Электрет — это диэлектрик, который, будучи наэлектризован, длительно сохраняет поляризацию и создает в окружающем его пространстве электрическое поле. Электретное состояние диэлектрика обусловлено наличием в его объеме связанных и реальных зарядов. Качество электрета характеризуется поверх­ностной плотностью заряда о и его стабильностью. Возможное использование электретов в качестве детекторов ионизирующих излучений основано на том факте, что заряд электрета под действием ионизирующего излучения уменьшается. Изменение заряда носит обратимый характер: после прекращения облучения заряд восстанавливается почти полностью. Наиболее подробно влияние ионизирующего излучения на электреты исследовано в Советском Союзе О. А. Мяздриковым.

Один из возможных вариантов электретного детектора иони­зирующих излучений показан на рис. 63. Электрет 2 установлен на заземленном основании ٨ а над его верхней плоскостью на­ходится ограниченный газовый объем высотой й٢ при давле­нии р.

Заряд электрета создает электрическое поле в газовой по­лости, достигающее сотен вольт на сантиметр. Созданные из­лучением в газовом объеме ионы образуют ионизационный ток по направлению к незакороченной поверхности электрета. Ионы того же знака, что и знак незаземленной поверхности электрета, нейтрализуются на электроде 5, ограничивающем газовый объем. Заряды на поверхности электрета связаны, и ионы противо­положного знака компенсируют часть заряда, образуя на неза­земленной поверхности двойной электрический слой. Это при­водит к уменьшению наблюдаемой плотности заряда а. Если напряженность электрического поля достаточна для обеспечения режима насыщения, то вследствие ионизации газа поверхност­ная плотность заряда уменьшится в единицу времени на ве­личину

с1о/(И=—аРНг (р/ро), (71.1)

где ى-постоянный коэффициент*, Ро —давление, равное

760' мм рт. ст.

Помимо этого, плотность заряда изменяется в результате непосредственного взаимодействия ^-излучения с электретом. Под действием ионизирующего излучения в материале диэлектрика могут образовываться объемные заряды и может возникать по- ляризация диэлектрика, в общем случае поляризация излуче- нием и возникновение объемных зарядов могут привести как к увеличению, так и к уменьшению поверхностной плотности- заряда. Численные оценки показывают, что во всех случаях роль непосредственного влияния излучения на диэлектрик значительно меньше роли газовых ионов.

Если за время облучения / поверхностная плотность заряда изменилась на величину До, то чувствительность по дозе находят 15—6403 225

3

Рис. 63. Возможный вариант электретного дозиметра

Рис. 64. Восстановление заряда электрета после облучения фотонами

после интегрирования выражения (71.1)

Да/٥=айг(р/р0). (71.2)

Таким образом, измеряя плотность заряда до и после облу­чения, можно судить о дозе излучения. Измерения поверхност­ной плотности заряда электрета основаны на принципе электро­статической индукции и не приводят к нарушению электретной структуры, что допускает многократное использование в каче­стве дозиметра одного и того же электрета.

Согласно формуле (71.2) плотность заряда должна умень­шаться линейно с увеличением дозы излучения, что и наблюдал в эксперименте О. А. Мяздриков. В некоторых работах, однако, наблюдался логарифмический спад поверхностной плотности за­ряда с ростом экспозиционной дозы; удовлетворительно объяс­нить эту закономерность пока не удалось. Чувствительность элек­третного дозиметра может зависеть от того, какой стороной обра­щен электрет к направлению распространения излучения. После прекращения облучения поверхностная плотность заряда посте­пенно восстанавливается до своего первоначального значения.

На рис. 64 показано восстановление заряда, полученное в од­ном из исследований, после облучения у-квантами 60Со в экс­позиционной дозе около 2000 Р. Эта доза уменьшила плотность заряда более чем в 5 раз.

Представляется целесообразным использовать электреты для дозиметрии излучений достаточно высокой интенсивности. При­менять электретные дозиметры на практике следует с некото­рыми предосторожностями, вызванными тем, что электреты чув­ствительны к загрязнениям, влаге, изменению температуры; име­ются определенные трудности в приготовлении электретов с хо­рошо воспроизводимыми свойствами. По-видимому, эти обстоя­тельства являются причиной того, что пока еще не создан штат­ный дозиметр с электретным детектором излучения.

226

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]