Токовый режим работы ионизационной камеры (ИК)

При постоянной интенсивности ионизации в объеме ИК ток через нее определяется соотношением:

, (1.1)

где: e - заряд электрона;

n - число пар ионов, образующихся в единице объема ИК в единицу времени;

V - объем ИК.

Рассмотрим основные факторы, влияющие на ток ИК.

Диффузия зарядов. Даже при постоянной плотности ионизации, вследствие движения зарядов в электрическом поле ИК, в ней возникает градиент плотности положительных и отрицательных зарядов, перемещающихся к соответствующим электродам. По мере приближения к положительному электроду растет плотность отрицательных зарядов, у отрицательного электрода выше плотность положительных зарядов. Градиент плотности зарядов вызывает их диффузию из области высокой плотности в область низкой. Направление диффузии противоположно направлению движения зарядов в электрическом поле и приводит к уменьшению тока по сравнению с оценкой (1.1).

Рекомбинация зарядов. При столкновениях противоположно заряженных ионов возникают нейтральные атомы. Это явление называют рекомбинацией. Число рекомбинаций в единицу времени можно выразить соотношением

(1.2)

где a - коэффициент рекомбинации;

n⁺ - плотность положительных зарядов;

n^- - плотность отрицательных зарядов.

Коэффициент рекомбинации положительных и отрицательных ионов равен 10^-6, положительных ионов и электронов - 10^-10. Рекомбинация зарядов уменьшает значение среднего тока по сравнению с оценкой (1.1).

Прилипание электронов к нейтральным атомам и последующее образование тяжелых и малоподвижных отрицательных ионов (например, ионов кислорода) приводит к интенсификации процессов рекомбинации зарядов (сравни коэффициенты рекомбинации). Именно это явление определяет предпочтительный выбор благородных газов (например, аргона), в которых отрицательные ионы не образуются, для наполнения газовых детекторов.

Ток, вызванный облучением ИК ионизирующим излучением всегда содержит фоновую компоненту, возникающую вследствие:

- естественной радиоактивности материалов ИК;

- космического фона;

- утечки тока через изоляторы ИК.

Эта составляющая образует минимальный ток ИК, существующий в отсутствие ионизирующего излучения..

Для уменьшения тока утечки через изоляторы в конструкцию ИК включается специальная система электродов, направляющая ток утечки мимо измерительной цепи. Эту систему называют охранным кольцом.