気体の電離を利用する検出器

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印加電圧と収集電荷の関係

 (66.66、60.62)

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

電離箱

・自由空気電離箱

 光子の照射線量の絶対線量の測定

・空洞電離箱

 (69pm80、62.64)
 光子またはβ線(グリッド付きでα線も)の吸収(照射)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

・校正,補正

 (68pm82、65.62、64.61.63、61.61)
 1,校正定数
 2,大気補正係数kTP 
   kTP=(273+T)/(273+T0)×P0/P
   気圧が、気温が低で電離が多くなる
 3,極性効果 
  円筒型 < 平行平板型 
 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

 (2次)電子平衡の利用とその条件(ブラッググレイの空洞原理) 

 (71am81pm79、67am80、66.61、66.65、65.60、63.62、61.62、60.60)
 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(δ線)の飛程より小さい 

・物質壁の厚さ
:2次電子(δ線)の飛程より大きい 

・物質壁の質
γ線の吸収小さく光電効果領域での実効原子番号空気等価である

空気吸収線量Dg[J/kg=Gy]

 (70pm80)
 電子平衡時に、Dg=空気衝突カーマとなる
 Dg = (Q×Wair)÷(mair×q) [Gy]

・ある物質の吸収線量Dm

 (71am81、70pm80、69am80)
 ブラッグ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
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比例計数管

 (68pm80、67am82、61.64)
 β線、α線または、中性子の測定
・印加電圧:比例領域
・分解時間:数μs
・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

 (70pm82、69pm80、68am81、64.60.62)
 光子またはβ線の測定
・印加電圧:GM領域
・分解時間:100~400μs程度
・回復時間:数ms程度

・測定原理 (70pm82)
 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
   イオン再結合が起こらない

・消滅法

 (63.62)
 連続放電を止める方法
1,外部消滅法
陽イオンが陰極に到達する前に印加電圧を下げる

2,内部消滅法
気体に有機気体やハロゲン気体(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50~100mHgにする
 → クエンチング補正

・真の計数率

 (69pm81、67am82、66.63、63.67)
・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
 n = m /(1-τ×m)
 m:実際の計数
 τ:分解時間[s]

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