关于电离室介绍

[拼音]：dianlishi

[外文]：ionization chamber

一种气体电离探测器，是最早的核辐射探测器之一。使用电离室，1911～1914年间发现了宇宙线。

它的主体由两个电极构成。图1是一种平行板电离室（电容为 C）。与记录仪器相连的电极叫收集极C，它通过负载电阻R接地，并输出电脉冲；另一电极K上有几百至几千伏高电位。C极有一保护环，电位与收集极相同，其作用是使电极边缘电位均匀。电离室按工作性质可分为两类：脉冲电离室及电流电离室。

通过测量电压脉冲的个数和幅度来研究核辐射粒子的强度和能谱，例如测量质子、α粒子以及重离子等。

（1）脉冲的形成。入射粒子引起电离，产生电子和正离子(称离子偶)，它们在电极上引起感生电荷。在电场作用下，电子和正离子分别朝着正、负电极漂移，因而电极上的感生电荷随之而变。当高压电极保持固定电位时，则收集极的电位将随着电子和正离子的漂移而变化。此变化始于离子偶的形成，终于离子偶全部到达电极，时间以毫秒计。所以，一个带电粒子进入电离室，收集极就出现一个电压脉冲。电离室的输出脉冲形状如图2所示。由于电子漂移速度（约106cm／s）比正离子漂移速度(约103cm／s)大三个量级，所以脉冲的快成分是电子的贡献；慢成分是正离子的贡献。图中RC是电路的衰减时间常数，其大小直接影响脉冲幅度和形状，因而影响电离室的性能。

（2）离子和电子脉冲电离室。按照RC的大小，脉冲电离室可分为两种。当RCT+时，T+是正离子收集时间(约10-3s)，称为离子脉冲电离室。它可用于测量带电粒子能量。当T-＜RC＜T+时，T-是电子收集时间(约-6s)，称为电子脉冲电离室。它可用于测量核辐射的绝对强度。输出电压脉冲幅度一般为毫伏量级。

电子脉冲电离室只收集电子，其脉冲宽度窄(10-4～10-5S)，适用于高的计数率。但脉冲幅度与离子偶产生地点有关，因此不能用于能量测量。为克服这个缺点，设计了屏栅电离室和圆柱形电离室。屏栅电离室用于测量重带电粒子能量，在重离子物理中用于鉴别粒子。圆柱形脉冲电离室既可测能量，又可作快计数。在电极上涂一层裂变材料，就可作为中子裂变电离室使用。

通过测量入射粒子引起的平均电流来记录大量辐射粒子的平均效应或累积效应，故又叫累积电离室，或积分电离室。例如，测量β、γ、X 射线以及中子的强度、注量率、剂量或剂量率。电离电流通常为10-9～10-16A，须用验电器、静电计等微弱电流测量仪器测量。在反应堆控制、剂量监测和环境辐射水平监测等方面，电流电离室至今还是重要的探测器之一。

参考书目

1. G.F.Knoll，Radiation Detection and Meαsurement，John Wiley & Sons， New York， 1979.