Ионизационная камера для измерения активности радиоактивных источников

Ионизационная камера для измерения активности радиоактивных источников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ, содержащая набор раз- 'деленных сферическими ионизационны- 'мй щелями чередующихся высоковольтт- ;Ных и собирающих электродов, об11^ая толщина которых определяется допус- , тимой долей энергии, непоглощенной материалом электродов по формуле:Blx<e''^''dxгде п - доля энергии, %; В(х) - фактор возрастания; (U. - коэффициент ослабленияизлучения,причем толщиньй электродов определяются положением узлов, а толщины ще- •лей - весами формулы численного интегрирования ,.0 'т л и ч а ю щ а я - с я тем, что с целью увеличения" точности измерений, толщина k-6roэлектрода составляетU+^~f<c-ую частьЛttoo ~ --М-"В(х)е dxобщейтолщины электродов, а ширина k-ort ионизационной щели пропорциональ^^ наск^еР*, где для is K^.n;f^ -абсцис-§ са. «^ - вес k-ой ординаты в форму-ле численного интегрирования Лагерра от О до 00 Е- = О.(Ла>& ^СПСОо:>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) H 01 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2502819/18-25 (22) 01.07.77 (46) 07.02.84, Бюл. М 5 (72) Ю.Г.Костылева, И.П. Мысев и A.Â. Юрьев (53) 539 ° 1.074.22(088.8) (54)(57) ИОНИЗАцИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ

ИЗИЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ

ИСТОЧНИКОВ, содержащая набор раз .деленных сферическими ионизационны:ми щелями чередующихся высоковольт:ных и собирающих электродов, об цая толщина которых определяется допус-, тимой долей энергии, непоглощенной материалом электродов по Формуле:

-цк

5(xi е dx и

I . 100

Ь(х} е™ d x 0

ÄÄSUÄÄ 671596 А где и - доля энергии, Ъ;

В(х) — фактор возрастания; м, — коэффициент ослабления излучения, причем толщины электродов определяются положением узлов, а толщины щелей — весами формулы численного интегрирования, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что с целью увеличения точности измерений, толщина k-ого 1 4 электрода составляет -ую часть и общей. толщины электродов, а ширина

k-ой ионизационной щели пропорциональна ЩКЕ +, гДе ДлЯ A K .n. „-абсЦис-@ са, 0l — вес k-ой ординаты в формуле численного интегрирования Лагерраот Одо оо „= О.

671596

Изобретение относится к области радйометрии и может быть использовано для абсолютных измерений активности или мощности внешнего излучения (если не известна схема распада) радиоактивных источников гамма= квантов.-:..-;

Иэвестны квантометры для измерения энергии пучка излучения электронного ускорйтеля, которые являются многощелевыми ионизационними ка-мерами (1 3 . Суммарная толщина ?, ""-" "электродбв выбирается из условия поглощения E =90 — 95% энергии пучка. Толщина электродов и зазоров вы. бирается согласно формуле приближен- 15 ного численного интегрирования на конечном отрезке таким образом, чтобы суммарный ток зазоров бил пропорционален Еп . Для учета энергии, не поглотившейся в толщине L использу- 20 ется экспериментально найденная зависимость ослабления с толщиной и ширина последнего зазора увеличивается на величину „-,, где,сс не

1 зависит от энергии па;,ающего излуче- 25 ния и близко к коэффициенту ослабления наиболее проникающей компоненты.

;Недостатком такого квантометра является ошибка измерения связанная с неточным знанием величины к, зависимостью р от энергии излучения и несоблюдением экспоненциального закона ослабления с толщиной.

По технической и физической сущности наиболее близким предлагаемому . 35 изобретению является квантометр для гамма-источников 2), представляюций собой многоцелевую иони- . эационную камеру, содержащую наР бор разделения сферическими щеля- 40 ми чередующихся высоковольтных и собирающих электродов, общая толщина которых определяется допустимой долей энергии, непоглощенной материалом электродов по формуле 45

-p.ê

B(xfе dx

n ( 00

-p х

В(х)е dx

О где п - доля энергии, Ъ;

B(x) — фактор возрастания; и — коэффициент ослабления

55 излучения;

L — суммарная толщина поглотителя, причем, толщины электродов определяются положением узлов, а толщины 60 щеЛей - весами формулы численного интегрирования. Недостатком такого устройства является невысокая точность йзмерения связанная с т м. что неиэвест-. на доля с Р мощности источника,непоглотившаяся: в материале электродов (1).

Дальнейшее увеличение толщины материала электродов приводит к увеличению трудностей при конструировании и изготовлении устройства, поскольку вес электродов увеличивается как L .

Цель изобретения — увеличение точности измерения за счет выбора такого соотношения толщины электродов и величин ионизационных щелей при неизменной суммарной толщине электродов (L<, ÷òoáû ток каме ры был пропорционален мощности, выделяющейся в бесконечно толстом поглотителе при любом законе ослабления излучения в веществе электродов.

Это достигается за счет того, что толщина k-oro электрода состав а,4-4 ляет часть суммарной тол я

1 щини, а иирина k-ой ионизационной щели пропорциональна.a

k-ой ордин."ты в формуле численного интегрирования Лагерра от 0 до о

О. Вследствие чего суммарный ионизационноый ток щелей пропорционален мощности. излучения поглощенной в бесконечно толстом поглотителе.

Ток i такой камеры пропорционален мощности Р излучения, выделяющейся в бесконечно толстом поглотителе и равной мощности внешнего излучения источника.

На чертеже представлено сечение ионизационной камеры по оси устройства, которое содержит высоковольтные электроды 1; собирающие электроды 2; ионизационные промежутки 3, источник 4 -излучения.

Устройство состоит из набора концентрических шаровых оболочек (внутрь которых )помещается источник разделенных ионизационными щелями. Оболочки являются электродами (нечетные 1 — высоковольтными, четные 2 — собирающими ) камеры. Все собираю че и все высоковольтные элек\ троди имеют между собой электрический контакт; измеряется суммарный ионизационный ток.

Устройство работает следуюцим образом.

Измеряемый источник излучения помещают в центр камеры, излучение источника создает в материале поглотителе вторичные электроды, которые вызывают ионизацию воздуха в щелях между электродами. Под действием приложенного к высоковольтному электроду . напряжения, иоки

671596 ли, необходимо, чтобы - а ель имела ширину ,ОСА„е " ° где 46 — параметр, выбранный из конструктивных соображе„ний.

guJ

Тогда Р= P= — — и следовательа6 .,о, чувствительность устройства определяется как

Е дЕ

S=- — =3, <0

1 40 ll А

ol . /we j 1 кюри

При этом толщина k-oro электрода

paBHa " k g, a LIHPHHa k-ой ще4.

1о,ли днах.1,е толщина L до последней 1 -ой щели может ориентировочно определяться, например, для поглощения

95% энергия иэ уравнения .

- р.х

)а(к |е ах

0,05

-Мх

8(p.х) е 4х

pwL

1о рш 1(.).Ь, + . 1

4 0 П (el

30.1 — +v0 dF= Е Ь(Щ= о y(f„)= - 45

Для Р тогда имеем

PwL Н

P=,сх е "1 + (Уп 1

Сравним точное значение величины где  — глубина материала, на к

Т

СЮ которой расположена k-ая ((1+11 }е dr= — =4023 щель; 60 ) Мх М

+q — ток из k-ой цели, приве 0

1 и денной к единичной толо шины щели

Чтобы выполнялось соотношение с измеренным 1 изм, устройством, Е k rpe :1, — ток k-ой ще- 65 имеющим электроды укаэанных толщин.

3 собираются на сигнальных электродах.

Измеряют общий ток электродов.

Согласно принципу Брегга-Грея удельная объемная мощность 0 6 / и

Ч излучения, поглощенная в веществе поглотителя, связана с удельной объемной ионизацией i Ч А/мз в газовой полости соотношением р =рм1ч, Если источник помещен в r.eíòð сферической полости в бесконечно толстом поглотителе, то для мощнос- l0 ти Р его внешнего излучения имеем формулу 2) )7р, Р-11,d =ó 11! „г а.ы,ааааа, 00у 15 где Ч вЂ” объем поглотителя;

r — радиус внутренней полости;

r,8,4 — сферические координаты.

2Л )7 поакольку. J /i ип&аеа = (1 д(мэто 20

Ч

О 0 ток из сферической щели единичной толщины радиуса г, то (2) можно свести к интегралу от. (г), так что вво.дят переменнуг (= п имеем

Ф

Известна формула приближенного интегрирования Лагерра на полуоси от 0 до со (3) л 35

Е (,15"- о, 1 (0

Искомый интеграл (3) может бить сведен к (4), если ввести функцию . 40

$ ()) = е 1 — +r

fL о

1 ° где B — энергетический фактор накопления; ф- — коэффициент ослабления.

В качестве примера оценим точность, с которой устройство выполненное из меди, позволяет измерить внешнее излучение источника кобальта-60. Если принять В(рх1 для меди и железа одинаков п и, то для величин В, приведенных в (4) имеет В

1 — 1 t px. 1!з (б) получаем асВ5 и гри 1к = 0,522 1/см необходимо выбрать Ь = 9,578 см. поскольку, согласно (;) (; = 0,323; 1,746;

4,537; 9,395, то толщина электродов предлагаемого устройства должна быть равными 3,29; 4,50; 28 44 и

49,55 мм (если выбрать h = 4), а величины ионизационных целей 1,28;

3,16; 5,60 и 10 мм при (Ь 1=0,154 см).

Чувствительность такого устройства

$ = 1,27 10

671596

Техред И Асталош Корректор А, Ильин

ВНИИПИ ГосуДарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ю: — — - -" . "- - - -= -- -=-= и — " " --=-- — --- --.---4я 4 ..Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. П„"оектная, Ф

Для вычмсления 1 измерения вводим переменную y= x такую, чтобы при кii (t. У}

00 00 Ъ

5 1п (4+14 je дх= — + у р цк

О ь(- —,„

4,017, что на 0,2% меньше .действительной величины, равной 4,023.

Таким обраэом, если усечки энергии из поглотителя, образуемого электродами составляют 5% и устройство-прототип регистрирует 95% всей энергии внешнего излучения источника,. предлагаемое устройство реги>О стрирует 99,8% .энергии.