اتاقک یونیزاسیون

دید کلی

کارکرد بسیاری از آشکارسازهای تابش هسته‌ای مبتنی بر استفاده از یک میدان الکتریکی برای جداسازی و شمارش یونهای (یا الکترونهای) تشکیل شده در اثر عبور تابش از آشکارساز است. این نوع از آشکارسازها را آشکارسازهای گازی می‌گویند. اتاقک یونیزاسیون یا شمارنده یونیزاسیون از این نوع است.


ساختار یک اتاقک یونیزاسیون

اتاقک یونیزاسیون را می‌توانیم به صورت یک خازن با صفحات موازی تلقی کنیم که ناحیه بین صفحات آن را گازی که معمولا هواست، پر کرده است. میدان الکتریکی در این ناحیه مانع از ترکیب مجدد یونها و الکترونها می‌شود و برای درک بهتر وضعیت درون اتاقک باید گفت در حالی که ابری از الکترونها به سوی صفحه متصل به پتانسیل مثبت رانده می‌شود، یونهای مثبت به طرف صفحه دیگر خازن سوق داده می‌شود.

برای ورود دسته پرتوها به داخل اتاقک ، روی بدنه جانبی اتاقک سوراخی تعبیه شده است و برای اینکه پرتوهای ورودی بتوانند بدون برخورد به مانعی (بجز هوا) از اتاقک خارج بشوند، در مقابل همین سوراخ ، روی بدنه مقابل ، سوراخ وسیع‌تری ایجاد شده است.


طرز کار اتاقک یونیزاسیون

هنگامی که پرتوها از سوراخ اول وارد و از سوراخ دوم خارج می‌شوند، در محدوده طول مسیر خود ، حجم مشخصی از هوای درون اتاقک را یونیزه می‌کنند. الکترونها و یونهای تولید شده تحت تاثیر میدان الکتریکی هر کدام به سمت صفحات مخالف حرکت می‌کنند تا به آن برسند. با اندازه گیری مقدار بار الکتریکی که به یکی از صفحات رسیده است و با دانستن مقدار حجم هوایی که در آن یون سازی صورت گرفته، می‌توان به کمیت پرتو پی برد. برای اندازه گیری دقیق مقدار پرتوها با این وسیله نکات مهم زیر رعایت می‌گردد:



  1. ابعاد اتاقک طوری انتخاب می‌شود که پرتوهای یونساز تمام انرژی خودشان را درون اتاقک از دست بدهند و به همین دلیل ابعاد اتاقک تابع انرژی پرتوهاست.
  2. با گذاردن مانع کافی در سر راه پرتوها ، بجز آنچه از سوراخ تعبیه شده وارد اتاقک می‌شود، از ورود بقیه پرتوها جلوگیری می‌شود.
  3. سعی می‌شود که بین دو صفحه فلزی و بخصوص در محدوده‌ای که یونها جمع‌آوری و اندازه گیری می‌شوند، شدت میدان الکتریکی یکنواخت باشد و به همین سبب است که یکی از صفحات جاذب یونها به سه قسمت تقسیم می‌شود و فقط یونهایی که در محوطه میانی اتاقک تولید می‌شوند، جمع‌آوری و اندازه گیری می‌شوند.
  4. با دخالت دادن ضریبی که مربوط به تاثیر درجه حرارت و فشار در حجم هوای مورد تابش است، نتایج حاصل از اندازه گیریها تصحیح می‌گردد.

تقسیم‌بندی اتاقک یونیزاسیون

کنتورهای یونیزاسیون یا به صورت نوع مجموعه‌ای و یا نوع پالسی بکار می‌روند. میزان تخلیه الکتریکی الکترودها با ثابت زمانی سیستم تعیین می‌شود. اگر ثابت زمانی طوری تنظیم گردد که خیلی بزرگتر از زمان جمع‌آوری یونها باشد، تخلیه در مقایسه با زمان جمع‌آوری آهسته خواهد بود. در این حالت سقوط پتانسیل اندازه گیری شده در هر لحظه کلا متناسب با یونهای جمع‌آوری شده تا آن لحظه است. به عبارت دیگر ، این سقوط پتانسیل متناسب با انرژی جذب شده بوسیله شمارنده تا آن لحظه می‌باشد. یک شمارنده که در این شرایط کار کند، شمارنده نوع مجموعه‌ای است.

اگر ثابت زمانی فقط کمی بزرگتر از زمان جمع‌آوری یونها باشد، در این صورت هر تابش یک پالس ایجاد می‌کند، یعنی یک تغییر پتانسیل در طول زمانی کوتاه بوجود می‌آید. در این حالت شمارنده ، یک آشکارساز پالسی می‌باشد. در حالت کلی سه نوع شمارنده یونیزاسیون داریم: اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا ، دزیمتری جیبی و شمارنده‌های یونیزاسیون از نوع پالسی.
اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا

یک اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا مانند شمارنده گازی وسیله‌ای مناسب برای تعیین مقدار دز یک ماده رادیواکتیو است. الکترودهای محافظ حجم شمارنده را معین می‌کنند. حجم حساس بنا به فرض باید با دیواره هوایی محدود گردد، فرض می‌شود که کاهش تابش ذره‌ای از حجم حساس با یونیزاسیون ایجاد شده در دیواره‌های هوا جبران شود، در این شمارنده دیواری وجود ندارد که مانع اشعه شود، بنابراین ، چون حجم حساس هوا معلوم است، می‌توانیم مستقیما کلیونیزاسیون ایجاد شده در یک حجم کاملا معین هوا را بدست آوریم.


دزیمتری جیبی

یکی از موارد استفاده زیاد اتاقک یونیزاسیون ، دزیمتری جیبی است. این وسیله از یک اتاقک یونیزاسیون با مکانیزم کامل تعیین بار تشکیل می‌شود. دو رشته پوشیده از فلز یکی ثابت و دیگری قابل حرکت ، به یک الکترود سیلندری متصل می‌باشند. الکترود دیگر غلاف دزیمتری است. این دو الکترود بوسیله یک نارسانا به هم اتصال دارند، تا بدین وسیله نشت بار کاهش یابد. الکترودها توسط یک چشمه اختلاف پتانسیل الکتریکی تا مقدار ماکزیمم باز می‌شوند. بدین معنی که انحراف رشته به محلی که در سیستم نشان دهنده درجه صفر است، برسد.

وقتی که اشعه از داخل دزیمتر بگذرد، یونهای ایجاد شده به الکترودها می‌رسند و پتانسیل آنها را کاهش می‌دهند. این وضع باعث کاهش انحراف می‌شود و در نتیجه آن رشته در جایی قرار می‌گیرد که عدد بزرگتر از صفر را نشان می‌دهد.


شمارنده یونیزاسیون از نوع پالسی

شمارنده‌های از نوع پالس را که در ناحیه یونیزاسیون کار می‌کنند، می‌توان برای اسپکتروسکوپی ذرات یونیزه کننده بکار برد. این وسایل دارای قدرت تفکیک انرژی زیاد هستند.



منبع : دانشنامه رشد