Эффективность регистрации ионизирующих излучений

Эффективность регистрации ионизирующих излучений

Эффективностью регистрации или просто эффектив­ностью газоразрядных счетчиков называется отношение числа заряженных частиц, вызвавших разряд, к общему числу частиц, попавших в рабочий объем счетчика. Для альфа- и бета-частиц эффективность газоразрядных счетчиков близка к 100′°/о, то есть практически каждая частица, попавшая в объем счетчика, вызывает появле­ние импульса. Эффективность регистрации гамма-кван­тов значительно меньше и составляет 0,2—1,5%’ в зави­симости от энергии квантов.

На практике наиболее часто счетчики применяются для измерения активности альфа- или бета-источников. В этом случае, несмотря на практически 100% эффек­тивность, счетчик регистрирует не все частицы, излучае­мые источником. Так как альфа- или бета-частицы излу­чаются источником практически равномерно во все сто­роны, то в объем счетчика может попасть только часть из них, зависящая от расстояния между источником и счетчиком и площади окна торцового счетчика. Кроме того, некоторое количество частиц поглотится в воздухе и пленке, закрывающей окно счетчика. Наконец, если источник имеет значительную толщину, то какая-то доля частиц будет поглощена в самом источнике. Вслед­ствие этого скорость счета будет значительно меньше ис­тинной активности источника. Все сказанное будет спра­ведливо, очевидно, и для цилиндрических счетчиков. По­правки на взаимное расположение счетчика и источника, поглощение в его стенках и самопоглощение в источнике могут быть сделаны при помощи вычислений, которые достаточно сложны и дают малую точность. Поэтому на практике для определения этих поправок обычно изме­ряют скорость счета от источника с известной активно­стью (эталона). Для получения правильных результатов

 

Параметры некоторых типов газоразрядных счетчиков

Тип счетчика Рабочее

напряже-

ние,

вольг

Наимень­шая про­тяжен­ность плато, вольт Наиболь­ший наклон плато в о/о на 1 вольт Рабочий

диапазон

температур,

ОС

Срок

службы,

импульсы

Толщина стенки или окна, мг/см- Назначение

счетчика

Примечания
САТ-7 360 60 —40 ч- +50 3 Торцовый, счет альфа-частиц Коронный

счетчик

МСТ-17 1700 150 0,05 —30 +50

о

со

3—5 То же и 3-ча­стиц  
АС-1 850 80 0,18 +5 -у- +35 2 • 106 35 Цилиндриче­ский, счет 3-частиц  
АС-2 850 100 0,18 +5 -т- +35 2 • 106 35 То же  
СТС-5 400 80 0,12 —40 +50 >109 45 » Галогенный счетчик. Катод из нержавею­щей стали
СТС-6 400 80 0,12 —40 -г- +50 >109 45 и То же
мс

(девять типов различных размеров) СГС-5

850 200 0,10

Ь

о

+

СП

о

ю8

  Регистрация

гамма-излу­

чений

Медный катод, в стеклянном баллоне
400 80 0,12

О

LO

+

•I-

О

1

>109   Регистрация

гамма-излу­

чений

Галогенный, работает до 50 р/час

о

>4^

 

 

источник с неизвестной активностью должен иметь раз­меры эталона и размещаться на том же расстоянии от счетчика, что и эталон. Энергия частиц, излучаемых изме­ряемым источником, должна мало отличаться от энергии излучения эталонного источника, иначе можно получить большие ошибки вследствие различного поглощения их в стенках счетчика. Так как пробег альфа-частиц в воздухе равен всего нескольким миллиметрам, при измерении альфа-активности счетчик должен размещаться непосред­ственно у поверхности источника.

При измерении бета-активности источника с помощью счетчиков типа СТС-5 или СТС-6 изменение максималь­ной энергии бета-частиц от 1 до 3 Мэв может дать ошибки в величине активности до трех раз. Но интересно отметить, что зависимость скорости счета от произведе­ния числа частиц N на их энергию Е в указанных преде­лах энергий остается практически постоянной. Следова­тельно, скорость счета этих счетчиков в данном диапа­зоне максимальных энергий бета-частиц по существу пропорциональна мощности дозы бета-излучения.

Регистрация гамма-излучения счетчиками, как и сте- ночными ионизационными камерами, происходит глав­ным образом за счет вторичных электронов, выбиваемых гамма-квантами из катода. Попадая в рабочий объем, эти электроны вызывают появление импульсов разряда. Однако вторичные электроны могут выйти только из оп­ределенной толщи стенки, равной толщине равновесного слоя, который даже для жестких гамма-квантов состав­ляет всего несколько миллиметров. Следовательно, число электронов, вызывающих разряд в счетчике, будет пропорционально очень малому количеству квантов, по­глощенных в тонком слое катода (толщиной до несколь­ких миллиметров). По этой причине эффективность реги­страции гамма-излучения газоразрядными счетчиками имеет малую величину, порядка десятых долей или еди­ниц процента.

На рис. 29 приведен график зависимости эффективно­сти регистрации гамма-квантов от их энергии для счет­чиков с катодами из алюминия, меди и свинца. Такой ход кривых эффективности объясняется следующим. В области энергий квантов от 0,3 до 3 Мэв для алюминия и меди и 0,8 — 3 Мэв для свинца коэффициент поглощения гамма-излучения остается почти постоянным. Следовательно, и число возникающих вторичных электронов в каж­дом элементе объема этих веществ для указанных обла­стей энергий квантов также почти одинаково. Но с умень­шением энергии квантов падает число выходящих из ка­тода электронов, так как уменьшается толщина равно­весного слоя. Это в свою очередь приводит к падению скорости счета.

На практике очень |редко производят определение по­тока гамма-квантов, обычно измеряется доза или мощ­ность дозы гамма-излучения. Поэтому существенный ин­терес представляет зависимость скорости счета от энер­гии гамма-квантов при одной и той же мощности дозы гамма-излучения. На рис. 30 приведена такая зависи­мость для счетчиков со стальными катодами, помещен­ных в чехол из железа толщиной 1 мм. В области энер­гий квантов от 0,3 Мэв и выше число импульсов в минуту, приходящихся на 1 p/час, в пределах ±1010/о не зависит от энергии гамма-квантов. При меньших энергиях счет­чик дает значительные завышения числа импульсов, то есть имеет «ход жесткостью». Такую же зависимость мы будем иметь и при работе счетчика в токовом ре­жиме.