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無線電子工学および電気工学の百科事典 放射性放射線。 それを検出するにはどうすればよいですか? 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
特別な装置は、放射性汚染を適時に検出するのに役立ちます。 もちろん、私たちは放射性粒子を見たり聞いたり「キャッチ」したりすることはできません。 しかし、この装置は放射性放射線の特性を利用し、物質を通過する際にさまざまな効果を与えます。 たとえば、放射性放射線の影響下で、一部の物質が発光し始め、多くの溶液の色が変化し、写真乾板が照らされます。 放射性物質の放出を検出する最も一般的な方法は、さまざまなガスをイオン化する能力によるものです。 このための最も簡単な装置を自分で組み立てることができます（図1）。 プラスチックの箱またはガラス容器に 0 枚の金属板を置き、DC 電源または整流器から電圧を加えます。 測定器を回路に接続します。 電圧を 400 から XNUMX V まで変更できる整流器を考えてみましょう。
空気中にイオンが存在しない限り、空気は絶縁体であり、回路は開いており、電流は流れません。 放射性放射線の影響下で、帯電したイオンがプレート間に現れると、それらはすぐに移動し始めます-プラスからマイナスプレートへ、マイナスからプラスへ。つまり、プレート間に電流が流れ始めます。 電流量は、放射性放射線の強度とプレートに印加する電圧という XNUMX つの理由によって決まります。 同じ放射性放射線を使用して、プレートの電圧を徐々に増加させ、マイクロアンメーターの読み取り値をグラフに置くと、図 2 に示す画像が得られます。
セクションOAでは、電流強度が比例して増加することに気づきました。 プレートストレス？ これは、イオンの寿命が非常に短く、低電圧では一部のイオンがプレートに「走る」時間がないためです。それらは反対の符号のイオンと出会い、それらと結合（再結合）し、次のように変化します。中性原子。 電圧が高くなるほど、イオンがプレートに「走る」時間が長くなるため、電流も強くなります。 ABセクションでは、電圧は増加しますが、電流は増加しません。 なぞなぞは何ですか？ それは単純です - 放射性放射線から形成されたすべてのイオンは何とかプレートに「走る」ことができ、他のイオンは単に存在しません。 この電流を飽和電流と呼び、グラフ上の領域を「PLATO」領域と呼びます。 BV セクションでは、電圧がわずかに増加し、電流が急激に増加します。 ここでの電圧は境界を越え、それを超えるとガス放電が始まります。 ガス放電では、イオンがプレートに向かって移動するときに得られるエネルギーがすぐに非常に大きくなり、このイオンが隣接する原子に落ちて 2 つのイオンに破壊されます。 それらは、次に次の XNUMX つの原子を破壊するなどです。したがって、プレート間のガス全体の瞬間的なイオン化が起こるため、プレート間に少なくとも XNUMX 対のイオンが出現するだけで十分です。 もちろん、線量測定装置で使用されるセンサー (または、いわゆる検出器) は、私たちの原始的なプレートとは異なります。 大量の放射線を検出するには、電離箱を備えた装置が使用されます。 彼女は何を表しているのでしょうか？ これは、壁がグラファイトでコーティングされた、空気が満たされたプラスチックの箱です。 T 字型の電極がボックスの内側に固定されており (図 3)、壁が XNUMX 番目の電極として機能します。
電離箱は「プラトー」電圧領域で動作します (図 2)。 したがって、おそらくご想像のとおり、イオン化電流はチャンバーの容積に大きく依存します。チャンバーが大きいほど、含まれるイオンの量が多くなります。 正確な測定のために、ガス排出カウンターを備えた装置が使用されます。 各カウンターには正電極 (中央の糸) とそれを取り囲む円筒形の負電極があります (図 4)。 中心の糸は特殊合金コバラで作られています。 円筒形の電極 - 厚さ約 50 ミクロンの鋼鉄、または表面に銅層が蒸着されたガラスでできています。
カウンターには、ハロゲン (塩素、臭素) またはアルコールが添加されたネオンとアルゴンの混合物が充填されています。 ハロゲンおよび高原子アルコールはガンマ量子をよく吸収するため、ガンマ量子によってカウンターの壁からノックアウトされる二次電子によるカウンターの誤放電の発生を防ぎます。 このようなカウンタは自己消火型とも呼ばれます。 カウンタには計数率、「デッドタイム」、およびガス増幅率があります。 カウントレートとは、5秒あたりの点滅（パルス）数です。 自己消火カウンターは、XNUMX 秒あたり最大 XNUMX 回のフラッシュ (放電) を発することができます。 「デッドタイム」とは、正イオンと負イオンが電極に「流れる」時間です。 この時点では、カウンターの容積内のすべてのガスがすでにイオン化されているため、カウンターに入る新しい粒子は記録されません。 ガス増幅率とは、カウンター内でアバランシェイオン化が起こり、一次イオン数が何倍に増幅されるかを示す数値です。 それは数万に達する可能性があります。 業界ではさまざまなメーターが製造されています。 たとえば、STS-2、STS-5 (スチール、自己消火)、タイプ AS および STS、エンド - MST-17、鈍感 - SI-BG など。 電離箱やガス放電カウンターで発生する電流は非常に小さいため、直接測定することは非常に困難です。 事前に増幅する必要があります。 最も一般的に使用される真空管アンプ。 この場合の測定では、高抵抗からの電圧を三極管ランプの制御グリッドに印加します（図5）。 グリッド上の負の電圧は、ガス放電カウンターに電流が流れない場合にランプがロックされるように選択されます。 電流がメーター回路に流れると、ランプグリッドの電圧は、ランプが「開き」、電流が流れるような値まで減少します。 メーター回路に流れる電流が増えると、ランプのアノード回路にも多くの電流が流れます。 しかし、アノード回路の電流はメーター回路の電流よりも何倍も大きくなります。 これは、従来の微小電流計ですでに測定できることを意味します。
通常、回路にはサイズの異なるいくつかの高抵抗抵抗が含まれます。 すると測定範囲が広がります。 このようにして、ガス放電カウンター内の複数の放電からの合計電流のみが測定されます。 フラッシュの数を正確に計算する必要がある場合は、機械式カウンターと電子式カウンターが使用されます。 すでに述べたように、ガス放電カウンタの計数速度は 5 秒あたり約 100 パルスですが、機械式カウンタの計数速度は 1962 秒あたりわずか XNUMX パルスです。 したがって、機械式カウンターの分解能を高めるために、スケーリング スキームが使用されます。 この装置と、細胞（トリガー）を計数する際のその動作原理については、I. P. ボンダレンコと N. V. ボンダレンコの著書「電離放射線の線量測定の基礎」（「高等学校」編、M.、XNUMX 年）で読むことができます。 一定時間に受けた放射線量を測定するには、主に、1) ある電位に充電したコンデンサの放電の度合いを測定する方法と、2) 電離放射線の影響で一部の溶液の色を変化させる方法の XNUMX つが使用されます。受けた線量を測定するものは線量計と呼ばれます。 個人線量計はコンデンサであり、その一方の電極は中央ピンで、もう一方の電極は本体です。 どのくらいの放射線が装置を通過したかを知るために、線量計の初期電荷と残留電荷が特別な装置で測定されます。 化学線量計は、特定の溶液が満たされたアンプルです。 放射線の影響により、溶液の色が変化します。 最も単純な線量計は、スケールがレントゲンまたはミリエントゲンで事前に校正されている従来の実験室用電気スコープです。 このような検電器は帯電すると、電離放射線の影響を受けて放電し始めます。 その放電の大きさによって放射線量を判断することができます。 著者：A.Tsurikov、O.Kalinichenko
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