Стенка - ионизационная камера
Cтраница 4
Для этого с помощью специально сконструированной системы натекания создают в ионизационной камере местное повышение давления в области электрон-пучок. Это делается про-через систему отверстий, объемы между которыми откачиваются различными ступенями вакуумной системы. Молекулы в пучке движутся со сверхзвуковыми скоростями. Перед отверстием в стенке ионизационной камеры на пути молекулярного пучка ставится механическая заслонка - вибрирующий язычок или вращающаяся шайба с зубцами, перекрывающими отвергая натекателя. Поэтому местное повышение давления в области электронного пучка будет пульсировать, а следовательно, будет пульсировать и ионный ток, вызванный ионизацией молекул пробы. [46]
Принципиальная схема масс-спектрометра для анализа газа с разделением ионов однородным магнитным полем ( 180) приведена на рис. 41.1. В ионизационную камеру 1, где создан глубокий вакуум, системой пуска вводится анализируемая газовая смесь. Молекулы газа бомбардируются пучком электронов, испускаемых раскаленным катодом. Получающиеся в результате бомбардировки положительные ионы, обладающие одинаковым положительным зарядом е, но различной массой т ( для различных компонентов), имеют незначительную начальную энергию. Под действием электрического поля, обусловленного приложением к стенкам ионизационной камеры разности потенциалов U, ионы получают ускорение и вылетают с определенной скоростью через щель ионизационной камеры. [47]
Воздухоэквивалентными материалами, у которых ослабление излучения на единицу массы вещества происходит так же, как и в воздухе, являются плексиглас, полистирол, резит. Обычно из указанных материалов делаются стенки ионизационных камер. Чтобы соблюдалось условие электронного равновесия для у-лучей с энергией 1 0 - 1 5 Мэв, толщина стенок выбирается равной 5 - 6 мм. Для измерения дозы, создаваемой рентгеновским излучением с энергией порядка 100 - 200 кэв, толщина стенок ионизационной камеры должна быть равна 0 1 - 0 3 мм. Ввиду того что в ряде случаев изготовление стенок ионизационной камеры из воздухоэквива-лентных материалов сопряжено с некоторыми трудностями, распространение получили алюминиевые камеры. Поэтому в случаях, когда доля мягкого излучения ( 100 - 200 кэв в спектре у-лучей невелика, можно с достаточной степенью точности использовать ионизационные камеры с алюминиевыми стенками. [48]
Для измерения - излучения используют камеры, где ионизация в воздушном объеме обусловлена вторичными электронами, выбитыми из стенок. Если толщина стенок равна или больше максимального пробега вторичных электронов ( а именно, выполняется условие электронного равновесия, см. гл. Чтобы определить по измеренной ионизации поглощенную дозу в биологической ткани, стенку камеры следует делать из материала с атомным номером, близким к атомному номеру биологической ткани. Такими материалами служат плексиглас, резит, полистирол. Стенки ионизационной камеры, изготовленной из изоляционного материала, изнутри покрывают проводящим слоем аквадага. [49]
Воздухоэквивалентными материалами, у которых ослабление излучения на единицу массы вещества происходит так же, как и в воздухе, являются плексиглас, полистирол, резит. Обычно из указанных материалов делаются стенки ионизационных камер. Чтобы соблюдалось условие электронного равновесия для у-лучей с энергией 1 0 - 1 5 Мэв, толщина стенок выбирается равной 5 - 6 мм. Для измерения дозы, создаваемой рентгеновским излучением с энергией порядка 100 - 200 кэв, толщина стенок ионизационной камеры должна быть равна 0 1 - 0 3 мм. Ввиду того что в ряде случаев изготовление стенок ионизационной камеры из воздухоэквива-лентных материалов сопряжено с некоторыми трудностями, распространение получили алюминиевые камеры. Поэтому в случаях, когда доля мягкого излучения ( 100 - 200 кэв в спектре у-лучей невелика, можно с достаточной степенью точности использовать ионизационные камеры с алюминиевыми стенками. [50]
Если измерение сводится к регистрации числа актов распада радиоактивных продуктов в атмосфере, то необходимо, чтобы за приемлемый промежуток времени, отведенный на измерение, в пробе происходило достаточно большое число распадов. Допустимое статистическое отклонение результатов, естественно, зависит от цели измерения. Если исходить из предполагаемого минимального содержания радиоактивных веществ в атмосфере и максимальной допустимой длительности измерения, то установленная нами степень точности будет определять наименьший необходимый объем пробы воздуха. Если, например по чисто практическим соображениям измерение не может продолжаться более 2 час. Однако радиоактивные элементы, содержащиеся в материале стенок ионизационной камеры, всегда создают фон а-излучения; поэтому ошибка определения фона будет суммироваться со статистической ошибкой измерения, и, следовательно, для получения конечной точности измерения 10 % указанный выше объем окажется недостаточным. [51]
 |
Ионный источник масс-спектрометра в разрезе. [52] |
Количество осциллирующих электронов пополняется до тех пор, пока электроны перед катодом не образуют настолько высокий пространственный заряд, что он начинает препятствовать дальнейшей эмиссии. Использование источника с электронной бомбардировкой ограничивается веществами, которые при давлениях около 10 - 5 мм рт. ст. могут существовать в газовой фазе. К ним относится очень большое количество органических соединений. Если в применяемом устройстве значительная часть образца может конденсироваться на стенках ионизационной камеры, то конструкция последней должна обеспечить возможность ее очистки. [53]
Чэдвиком для обнаружения существования нейтрона и изучения его свойств. Источником а-частиц служил диск D, на котором был осажден полоний. Ионизационная камера соединена с усилителем, к которому подключено записывающее устройство: осциллограф, громкоговоритель или электрический счетчик. Нейтроны не обладают электрическим зарядом, поэтому, проходя через камеру, они непосредственно не производят ионизации. Но некоторые нейтроны, падая на стенки ионизационной камеры, выбивают ядра, которые и образуют ионы в камере. Последние регистрируются на пленке осциллографа или электрическим счетчиком; если применяется усилитель, то каждое ядро, образующее заметную ионизацию, вызывает отброс. Результаты этих опытов показывают, что когда нейтроны из бериллия непосредственно попадают в ионизационную камеру, в минуту1 регистрируется несколько отсчетов. При помещении тонкого слоя свинца перед ионизационной камерой, число отсчетов не изменяется сколько-нибудь заметно. [54]
 |
Фотография части системы напуска, используемой в лаборатории автора. [55] |
Такая методика широко применялась для исследования металлов и неорганических соединений. Обычный образец металла, исследуемый с целью установления изотопного состава, может быть нагрет до любой температуры, так как при этом не может произойти разложения. Кроме того, органические образцы, сильно нагретые в ионизационной камере для их испарения, конденсируются на стенках камеры, образуя изоляционные слои. Эти слои отрицательно влияют на характеристики прибора и делают необходимым частую разборку для чистки. Поэтому в серийных исследованиях при нагреве образца в приборе температуру стенок ионизационной камеры не увеличивают выше разумных пределов. [56]
Совершенно иная попытка решения этой проблемы была сделана Фоксом, Хиккемом, Кьельдаасоми Грове [675, 677] в их методе разности задерживаю щих потенциалов. Электроны, обладающие недостаточной энергией, не могли пройти через щель этого электрода; электроны, прошедшие через щель, ускорялись в направлении ионизационной камеры, которой они достигали, обладая энергией, зависящей только от потенциала камеры по отношению к катоду, но не зависящей от задерживающего потенциала. Электроны, попавшие в ионизационную камеру, характеризовались распределением по энергиям с резко ограниченным нижним пределом, соответствующим только тем электронам, которые обладали энергией, достаточной для прохождения задерживающей щели. Если затем несколько увеличить отрицательный потенциал задерживающей щели, то в камеру не смогут попасть электроны, обладающие энергией, равной измененному потенциалу. Уменьшение ионного тока, соответствующее этим моноэнергетичным электронам, может быть измерено. Кривая эффективности ионизации, полученная таким путем, обладает более прямолинейным характером по сравнению с кривой эффективности ионизации неоднородными электронами, но она еще обладает очень небольшим хвостом при самых малых значениях ионного тока. Наличие такого хвоста объясняется тем, что имеет место некоторая неоднородность луча вследствие уже упоминавшихся градиентов потенциала. Этот недостаток устраняется применением импульсной техники. При прохождении электронного луча выталкивающий потенциал устанавливается равным нулю по отношению к стенкам ионизационной камеры. [57]
Страницы: 1 2 3 4