Экстраполяционные и жидкостные ионизационные камеры

В идеальной ионизационной камере ионизационный ток пропорционален размеру собирающего объема. Во многих дозиметрических измерения при облучении камера оказывается погруженной в вещество, отличное от воздуха. Таким способом можно определить поглощенную дозу в заданной точке внутри вещества. За счет того, что камера является воздухонаполненной, а плотность и атомный номер воздуха отличаются от параметров среды, которую он замещает, могут возникнуть отклонения в потоке электронов в камере по сравнению с потоком электронов, который был бы образован в среде при отсутствии камеры. Эти отклонения могут привести к ошибочным дозиметрическим измерениям, если не вносить никаких поправок в результат измерения. Поправочный коэффициент зависит от объема и формы ионизационной камеры, а также от вида падающего излучения. Для определенного вида излучения и геометрии камеры поправочный коэффициент можно определить, уменьшая размер камеры и отмечая изменения в отклике камеры на единицу объема. Если полость камеры не вносит никаких возмущений в рассматриваемую область, ионизация на единицу объема не будет зависит от рабочего объема камеры. На практике, тем не менее, обычно наблюдается небольшое уменьшение, особенно при бóльших объемах камеры, за счет изменений электронного потока. График ионизации на единицу объема () как функция объема камеры обычно имеет вид, похожий представленному на рис. 5.15. Отклик камеры в точке нулевого объема (точка, в которой вносимые изменения можно считать ничтожными) определяется экстраполяцией в эту точку. Пунктирная линия на рис. 5.15 представляет собой идеальный отклик ионизационной камеры (постоянная ионизация на единицу объема), в случае когда в поток электронов не вносится никаких искажений. Разница между сплошной (измеренной) кривой и пунктирной соответствует величине эффекта для любого конкретного объема .

Рис. 5.15. Отклик экстраполяционной камеры как функция ее объема

Ионизационная камера, спроектированная таким образом, что позволяет легко изменять свой рабочий объем на точные значения, называется «экстраполяционной» камерой.

Экстраполяционные камеры исключительно важны для измерения электронных пучков, где эффект пертурбации наиболее значим. Другое применение – измерение дозы излучения близи поверхности среды. Для более точного измерения дозы, резко изменяющейся вблизи поверхности, толщина экстраполяционной камеры может быть уменьшена.

Другой метод исключения различий в плотности, вызывающих пертурбации в поведении электронов состоит в заполнении воздушной полости ионизационной камеры жидкостью. Жидконаполненная камера показана схематически на рис. 5.16. Камера функционирует также как воздухонаполненная плоская цилиндрическая камера. Однако, для такой камеры возникает ряд практических проблем. За счет большей плотности жидкости по сравнению с воздухом, образованные в жидкости ионы быстро рекомбинируют с ионами противоположного знака. Для компенсации этой рекомбинации необходимо создать более сильное электрическое поле. Интенсивность полей обычно примерно в десять раз выше в жидких камерах по сравнению с воздушными эквивалентными по размеру. Кроме того, подвижность ионов, образованных в жидкости, имеет некоторую температурную зависимость и необходимы температурные поправочные коэффициенты. Хотя конечно температурная коррекция необходима и для открытых воздухонаполненных ионизационных камер.

Рис. 5.16. Жидкостная ионизационная камера