với hạt beta. Đường đặc trưng này được chia thành năm vùng phụ thuộc điện áp giữa anốt và catốt của đầu đo.
36
Hình 2-4 Đƣờng đặc trƣng của buồng ion hoá và ống đếm tỉ lệ
Vùng I: Vùng tái hợp
Trong vùng I có sự cạnh tranh giữa quá trình mất các cặp ion-electron do sự tái kết hợp và sự ion hoá do hạt mang điện tạo ra. Khi tăng điện trường, vận tốc của các ion tăng do đó xác suất tái hợp giảm và lượng điện tích thu góp được trở nên lớn hơn. Vùng này không được sử dụng làm vùng làm việc của các đầu đo chứa khí.
Vùng II: Vùng ion hoá
Khi điện trường đủ lớn, quá trình tái hợp giảm, do đó có nhiều cặp ion chuyển động và được thu góp tại các điện cực. Trong vùng này dòng điện phụ thuộc chủ yếu vào số ion do bức xạ gây ra, nó hầu như không phụ thuộc vào giá trị điện áp ở các điện cực. Vùng này được xem như vùng làm việc của buồng ion hoá.
Vùng III: Vùng Tỉ lệ
Trong vùng III, các electron được gia tốc đến vận tốc cao, nó va chạm với các phân tử khí gây ion hoá chúng và làm tạo ra các ion thứ cấp do đó lượng điện tích bên trong ống đếm được nhân lên. Lượng điện tích thu góp được sẽ tỉ lệ với số ion và electron ban đầu do bức xạ gây ion hoá tạo ra, ống đếm làm việc trong vùng này được gọi là ống đếm tỉ lệ. Ở cuối vùng tỉ lệ, lượng điện tích thu góp được bắt đầu trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào điện áp. Hệ số nhân trong vùng tỉ lệ thường vào cỡ ~103-105.
37
Trong vùng IV, hiệu điện thế giữa các điện cực tiếp tục tăng, các ion xuất hiện tiếp tục được tăng tốc. Do trường lớn nên chúng có thể thu được năng lượng lớn hơn trước khi va chạm với các phân tử khí trong ống đếm. Trong trường hợp như vậy, chúng sẽ dẫn đến sự tạo thành ion của phân tử. Sau khi được tăng tốc, hai ion sẽ thành 4 ion, …, trong chất khí sự ion hoá kiểu thác phát triển. Khả năng phân biệt các hạt sơ cấp không còn, xung lượng của các hạt khác nhau đều giống nhau do đó hầu như không có sự khác nhau giữa loại bức xạ hoặc năng lượng của hạt tới trong vùng này. Các ống đếm hoạt động trong vùng này được gọi là ống đếm Geiger Muller.
Vùng V: Vùng phóng điện liên tục
Trong vùng V quá trình ion hoá xảy ra trong toàn bộ vùng thể tích khí giữa hai điện cực, sự phóng điện xảy ra trong thể tích khí của ống đếm. Vùng này không được sử dụng làm vùng làm việc của các đầu đo chứa khí
Dưới đây là bảng so sánh thông số cơ bản đối với các đầu ion hóa chất khí.
Bảng 2-4 Bảng tổng hợp thông số chính các đầu đo Ion hóa chất khí
Tham số Buồng ion hoá Ống đếm tỉ lệ Ống đếm GM Chế độ
hoạt động
Xung Có thể Chủ yếu Chủ yếu
Dòng Chủ yếu Có thể Không tỉ lệ với liều của bức xạ.
Khả năng đo phổ Alpha Có thể đo tia gamma lên đến 200 keV. Không thể vì biên độ xung không phụ thuộc năng lượng.
Hệ số khuếch đại
chất 1 10
3
÷ 105 >106
Kiểu bức x ạ có
thể ghi nhận α, β, γ, X, n α, β, γ, X, n α, β, γ, X, ghi α khi dùng cửa sổ mỏng
Kiểu khí/ áp suất Không khí hoặc khí bất kỳ / ≥ áp suất khí quyển. Phụ thuộc khí dập tắt quá trình phóng điện/ Tuỳ vào ứng dụng.
Phụ thuộc khí làm tắt quá trình phóng điện/ Bé hơn áp suất khí quyển. Độ lớn của tín hiệu ra < 10 mV ≤ 100 mV ≈ hàng chục vôn Thiết bị điện tử Khuếch đại các xung nhỏ và đo dòng. Khối ổn định EHT, điều chỉnh phức tạp.
Thiết bị điện tử đơn giản, các điều kiện vận hành đơn giản.
Các ứng dụng Chuẩn nguồn,
quan trắc, đo liều
Cửa sổ bé để đo
38
beta/ gamma, đo hoạt độ phóng xạ khí,…
với các bức xạ không xuyên sâu, các ứng dụng nhạy điện tích,…
nhân, dùng trong các hệ đếm, đo nhiễm bẩn bề mặt,…
2.2.2. Các đầu đo bán dẫn (buồng ion hóa dạng rắn):
Trong nhiều ứng dụng đo bức xạ, sử dụng vật liệu có khối lượng trung bình cao có nhiều thuận lợi hơn so với sử dụng vật liệu khí. Các vật liệu bán dẫn có mật độ cao thích hợp cho ghi các electron và gamma năng lượng cao. Sử dụng các đầu đo bán dẫn không chỉ thu được nhiều thông tin hơn về bức xạ cần đo mà còn cho độ phân giải năng lượng tốt nhất so với các loại đầu đo khác.
Hình 2-5 Sơ đồ mô tả đầu đo bán dẫn