Низкоэнергетические ионизационные камеры и воздушные камеры

Отклик идеальной ионизационной камеры во всем диапазоне энергий должен быть однородным. Задача создания камеры с плоским энергетическим откликом широком диапазоне энергий требует дополнительных предосторожностей в конструкции камеры. Низкоэнергетические фотоны и электроны сильно поглощаются большинством материалов, включая материалы стен с низким атомным номером большинства ионизационных камер. Обычно первым соображением при проектировании низкоэнергетической ионизационной камеры является снижение поглощения излучения в стенке камеры до минимума. Это достигается созданием по крайней мере одной из стенок камеры настолько тонкой, насколько это практически возможно. Тонкая лавсановая стенка, используемая в плоской цилиндрической камере (рис. 5.7) ¾ один из часто используемых вариантов.

Однако даже в тонких стенках камер низкоэнергетические рентгеновские лучи и электроны ослабляются сильнее, чем более энергетические частицы. Это ослабление приводит к снижению отклика ионизационной камеры при низких энергиях. Существует несколько схем для компенсации повышенного ослабления низкоэнергетических фотонов. Один из методов заключается в установке небольшого количества вещества с высоким (например, алюминия) внутрь камеры. С уменьшением энергии падающего излучения отношение сечений фотоэлектрического эффекта и комптоновского рассеяния увеличивается. Наличие материала с высоким приводит к пропорциональному увеличению образования электронов, поскольку сечения фотоэффекта крайне чувствительно к увеличению . Увеличение числа электронов, образуемых в алюминии, компенсирует потери низкоэнергетических рентгеновских лучей в стенках камеры.

Другой метод состоит в создании стенки камеры из вещества с атомным номером ниже, чем атомный номер воздуха. При низких энергиях фотонов в воздухе внутри такой камеры образуется пропорционально больше электронов, чем в стенке самой камеры. Большее число электронов, образованных в воздухе компенсирует то, что больше фотонов поглощается в стенке.

Другой тип камеры, пригодный для измерения низкоэнергетического рентгеновского излучения ¾ это воздушная камера, показанная схематично на рис. 5.14. Эта камера во многом похожа на камеру с охранными электродами на рис. 5.6, за исключением того, что вход излучения в камеру ограничивается с одной стороны и не проходит через стенки. Недостатком камеры является то, что собирающий объем определяется площадью пучка излучения и длиной собирающих электродов. В общем, этот тип камеры более подходит для использования в поверочных лабораториях и может в ограниченных случаях использоваться для полевых измерений из-за больших размеров и трудности определения эффективного собирающего объема с высокой точностью. Кроме того, использование воздушной камеры ограничено низкоэнергетическим диапазоном фотонного излучения, поскольку высокоэнергетические фотоны не достигнут электронного равновесия перед попаданием в камеру.

Рис. 5.14. Ионизационная камера со свободным газом