![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
В качестве ионизирующих агентов применяются a, b, g - лучи и рентгеновские лучи.
a - частицы являются ядрами гелия и несут положительный заряд. Это более тяжелые частицы и потому они обладают большей энергией и являются наиболее сильным ионизирующим агентом. Однако проникающая способность их очень мала. Наибольшая длина пробега их в воздухе равна 90 мм, а в твердых телах они поглощаются уже в слоях порядка единиц или десятков микрон (например, для алюминия длина пробега равна 0,05 мм). Поэтому при использовании a- частиц в качестве ионизирующего агента излучатель помещается внутри преобразователя.
b - частицы являются потоком отрицательно заряженных частиц (электронов). Они обладают меньшим запасом энергии, но проницаемость их достигает нескольких мм в твердых телах (например, для алюминия длина пробега равна 1,75 мм).
Поэтому в измерительной технике используется в основном проникающая способность b -лучей, и излучатель помещается вне преобразователя.
g - лучи представляют собой электромагнитные колебания весьма малой длины волны. Электромагнитная энергия излучается не непрерывно, а квантами или фотонами, которые не несут электрического заряда, и потому не отклоняются ни электрическим, ни магнитным полем. g -лучи распространяются со скоростью света и обладают наибольшей проникающей способностью (например, у алюминия- до 12 см).
Рентгеновские лучи являются электромагнитными колебаниями, но большей длины волны. Они обладают теми же свойствами, что и g -лучи и могут излучаться почти всеми веществами, если последние подвергаются бомбардировке электронами или другими частицами достаточной энергии.
Использование их в измерительной технике основано на способности этих лучей проникать через светонепроницаемые тела.
Чаще всего применяется метод ионизации газовой среды лучами радиоактивных веществ или рентгеновскими лучами. Такие преобразователи носят название ионизационных камер и счетчиков.
Принцип действия ионизационной камеры показан на рис. 4.27.
Рис 4.27. Ионизационная камера.
Газовая среда в камере 1 подвергается ионизации под воздействием ионизирующего агента 2. В камере расположены два электрода 3, к которым подводится напряжение U. При ионизации газа в камер возникает упорядоченное движение электронов и положительных ионов этого газа, т. е. ионизационный ток, который является функцией приложенного напряжения, свойств ионизирующего агента, ионизируемой среды, стенок камеры, а также других тел 4, находящихся на пути излучения ионизирующего агента.
Рис 4.28. Ионизационная камера объемом 500 см3
Технические характеристики ионизационной камеры, приведенной на рис. 4.28:
Применение: фотоны 40 кэВ – 10 МэВ
Измеряемые величины:
• поглощенная доза и мощность поглощенной дозы в воде
• амбиентный эквивалент дозы
• керма в воздухе
• экспозиционная доза
Диапазон измерения мощности поглощенной дозы в воде:
• чувствительный диапазон 0,006 – 12 мкГр/с
• средний диапазон 0,012 – 1,2 мГр/с
• грубый диапазон 1,2 – 12 мГр/с *
Диапазон измерения интеграла мощности поглощенной дозы в воде:
• чувствительный диапазон 0,06 мкГр – 0,384 Гр
• средний диапазон 0,024 мГр – 38,4 Гр
• грубый диапазон 2,4 мГр – 0,384 кГр *
Диапазон поглощенной дозы в воде:
• чувствительный диапазон 0,06 – 60 мкГр
• грубый диапазон 0,06 – 6 мГр
Основная относительная погрешность измерений:
• в диапазоне 0,006 – 0,06 мкГр/с 4+0,18/D
• в остальном диапазоне 4%
Измерительный объем 500 см3
Рабочее напряжение камеры 300 В
Максимальное напряжение камеры ± 400 В
Типичное значение чувствительности камеры 0,7 мГр/нКл
Ток утечки с кабелем после проведения компенсации, не более ± 0,01 пА (± 0,04 мкГр/с)
Длина кабеля 5 – 10 м
Энергетическая зависимость: менее ± 2 % от типовой в диапазоне энергий
• фотонного излучения 0,045 – 1,33 МэВ
Материал стенок токопроводящая тканеэквивалентная пластмасса
Используя зависимость ионизационного тока от всех этих факторов можно применять ионизационные преобразователи для измерения различных физических и геометрических величин.
Применение. В зависимости от свойств ионизирующих агентов ионизационные преобразователи используются в приборах для измерения самых различных величин. Так, преобразователи с a -излучателями могут быть применены для измерения:
1) перемещения, так как ток ионизационной камеры зависит от расстояния между электродами;
2) плотности газов;
3) скорости течения газов;
4) количества дымовых примесей и влажности газа, так как неподвижность ионов зависит от этих величин.
Ионизационные преобразователи с b -излучателями могут применяться вместо a -излучателей в некоторых вышеперечисленных случаях, а также для измерения бесконтактным методом толщины листового материала и толщины покрытий.
Ионизационные преобразователи с g -излучателями, обладающими большой проникающей способностью, используются для измерения плотности вещества, больших толщин, уровня, для дефектоскопии деталей.
Излучатель g -лучей применяется часто в ионизационных уровнемерах. Принципиальная схема уровнемера типа ИУ-З приведена на рис. 4.29.
Рис. 4.29. Схема толщиномера ИУ-3.
На противоположных сторонах объекта, в котором измеряется уровень жидкости, расположены источник и приемник g - лучей. Источник излучения 1 в виде проволоки из Сo длиной 150 мм располагается в защитной камере 2.
С другой стороны объекта располагается счетная трубка 3. При изменении уровня жидкости изменяется величина поглощения g - лучей средой, а следовательно, - ионизационный ток.
Ионизационные уровнемеры являются приборами, не требующими непосредственного контакта с испытуемой средой, а поэтому они применяются в наиболее трудных условиях измерения, например, при высоких давлениях, высоких температурах (уровень расплавленного металла), а также в случаях измерения уровня агрессивных сред.
Достоинства: Особенностью ионизационных преобразователей является то, что они дают возможность проводить измерения без непосредственного контакта с измеряемым объектом. Вследствие этого с их помощью можно производить измерения в агрессивных средах, при высокой температуре, давлении и т. д.
Погрешности измерения с помощью ионизационных преобразователей прежде всего определяются несовершенством используемой измерительной аппаратуры. Особенно велика погрешность, вносимая усилителем постоянного тока. Поэтому часто для уменьшения этой погрешности приборы с ионизационными преобразователями выполняются по нулевому методу с автоматическим уравновешиванием посредством следящего привода с реверсивным двигателем.
Кроме того, нужно учитывать погрешность, обусловленную постепенным распадом радиоактивного вещества и, следовательно, нестабильностью источника излучения во времени.
(4.9)
Активность источника излучения А изменяется во времени по закону
где А0 - начальная активность источника;
T0,5 - период полураспада.
По величине допустимой погрешности и периоду полураспада T0,5 определяется время смены изотопов.
(4.10)
Радиоактивные изотопы характеризуются тем, что числа распадов в равные промежутки неодинаковы и колеблются около некоторого среднего значения. Поэтому при конечном времени измерения это приводит к возникновению большой случайной погрешности, среднее квадратическое значение которой определяется формулой
(4.11)
где n = fN × tизм × m - число частиц, зарегистрированных приемником за время измерения tизм; fN - частота попадания частиц в приемник;
m - эффективность приемника (т. е. отношение поглощенных лучей к падающим).
Погрешность очевидно будет тем меньше, чем больше время измерения и чем больше активность источника А, определяющая частоту FN частиц, попадающих в приемник.
Таким образом, для повышения точности или быстродействия этих приборов нужно значительно увеличить мощность источника. Это возможно в тех случаях, когда зона расположения источника недоступна для человека или хорошо защищена экранами.
Последнее однако, связано с резким утяжелением аппаратуры; так для стократного ослабления интенсивности излучения необходим свинцовый экран толщиной 90 мм.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 673 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!