気体の電離を利用する検出器

〇印加電圧と収集電荷の関係

再結合領域   

電離領域    エネルギー測定可能

比例領域    エネルギー測定可能

境界領域    

GM領域    エネルギー測定不可

連続放電領域  エネルギー測定不可

 

 

〇電離箱

・自由空気電離箱

 光子照射線量の絶対線量の測定

 

・空洞電離箱

 光子またはβ線グリッド付きでα線も)の吸収線量の測定

 印加電圧:電離領域

      →高線量かつエネルギーの測定ができる

      →感度は低い

 (2)電子平衡の利用とその条件

  以下の条件で電子平衡が成立し、吸収線量が最大となり、近似的に空気衝突カーマと等しくなる

  空洞の大きさ:2次電子の飛程より小さい

  物質壁の厚さ:2次電子の飛程より大きい

  物質壁の質:γ線の吸収が小さく、空気等価である

 

・照射線量XC/kg

 X = Q/mair = ψ×μen/ρ×q/Wair

 ψ;エネルギーフルエンス  

μen/ρ:質量エネルギー吸収係数

Q:電気量[C] 

q:素電荷=1.6×109C

Wair:空気のW値=34eV

 

・空気吸収線量DgJ/kgGy

 電子平衡時に、Dg空気衝突カーマとなる

 Dg = (Q×Wair)÷(mair×q) Gy

 mair:空洞空気の質量[kg

 

・ある物質の吸収線量Dm

 ブラックグレイの空洞原理より求められる

 Dm = Dg ×(Sm/Sg

 Sm:物質の質量阻止能

 Sg:空気の質量阻止能

 

・校正,補正

 1,校正定数

 2,大気補正係数kTP

   kTP273+T/273+T0)×P0/P

   気圧が、気温がで電離が多くなる

 3,極性効果

  円筒型 < 平行平板

 4,イオン再結合

  初期再結合はLETに依存する

  一般再結合は線量率印加電圧電極間隔電極サイズスペクトルに影響される

 

 

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〇比例計数管

 β線α線または、中性子の測定

・印加電圧:比例領域

・測定原理:電子雪崩による気体増幅を利用

      →エネルギー測定が可能

PRガス:α/β線の測定に利用する

BF3中性子の測定に利用する

 

 

GM計数管

 光子またはβ線の測定

・印加電圧:GM領域

・測定原理

 電子雪崩による一定出力パルス(陽イオン)を測定

 →エネルギーの測定は不可能

・消滅法

 連続放電を止める方法

 1,外部消滅法:陽イオン陰極に到達する前に印加電圧を下げる

 2,内部消滅法:気体に有機気体ハロゲン気体(クエンチングガス)を添加する方法

        ハロゲン気体の場合、自発的再結合をするため、寿命が長い

 3,気体を50100mHgにする → クエンチング補正

 

・真の計数率

 回復時間:十分時間が経過し、パルス波高が最大になる時間

 分解時間:電圧が波高弁別レベルを超え、パルスと認識される時間

 不感時間:電離が生じても応答しない時間

 真の計数率n = m /1-τ×m

 m:実際の計数 τ:分解時間[s

 

・端窓型GM計数管の幾何効率

 G = Ω/4π = 1/2×(1-d/d2+r2)

 Ω:立体角  d:試料と検出窓の距離

 r:検出半径

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