Ионизациялық камера

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫ МИНИСТРЛІГІ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ АГРАРЛЫҚ ЗЕРТТЕУ УНИВЕРСИТЕТІ
КОММЕРЦИЯЛЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМЫ

ВЕТЕРИНАРИЯ ФАКУЛЬТЕТІ
Вктеринариялық санитариялық сараптама және гигиена кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Иондаушы сәулелерді табу және тіркеудің ионизациялық әдісі.

Орындаған: 6В09101 - Ветеринарлық медицина
мамандығының 4 курс 403топ студенті
Кенжебаева Арайлым

Тексерген:

Жоспар:
I.Кіріспе ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2
II.Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3-13
2.1Ионизация сәулелерді анықтау және тіркеудің ионизациялық әдіс ... ... ..3-6 2.2. Ионизациялық камера ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6-8 2.3.Пропорциональді есептегіштер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9-13
III.Қорытынды ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
IV.Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15

Кіріспе
Иондаушы (радиоактивті) сәуле шығаруды (нейтрондар, гамма-сәулелер, бета- және альфа-бөлшектерді) табу принципі осы сәуле шығарулардың таралатын ортасындағы затты иондау қабілеттігіне бағытталған. Иондану, өз кезегінде, заттағы табылатын және өлшене алатын физикалық және химиялық өзгерістердің себепшісі болып табылады. Ортаның мұндай өзгерістеріне: заттардың электрөтімділігінің өзгерісі (газдар, сұйықтар, қатты материалдар); кейбір заттардың люминесценциясы (жарықтануы); фотопленканың жарықтануы; кейбір химиялық ерітінділердің электр тоғына кедергісінің, түсі, бояуы, мөлдірлігінің өзгерісі және т.б.
Иондаушы сәуле шығаруды табу және өлшеу үшін келесі әдістерді қолданады: фотографиялық, сцинтилляциялық, химиялық және иондану.
Фотографиялық әдіс. Фотоэмульсияның қараю дәрежесіне негізделген. Иондаушы сәуле шығару әсерінен фотоэмульсия құрамындағы күміс бромының молекулалары күміс және бромға ыдырайды. Бұл кезде фотопленканы шығарғанда қараю тудыратын күмістің кішкентай кристалдары түзіледі. Қараюдың тығыздығы сәуле шығарудың жұтылған энергиясына пропорционал. Қараю тығыздығын эталонмен салыстыра, пленкамен алынған сәуле шығару дозасын (экспозициялық және жұтылған) анықтайды. Бұл принципке жеке фотодозимерлер негізделген.
Сцинтилляциялық әдіс. Кейбір заттар (күкірттік цинк, натрий йодиді) иондаушы сәуле шығару әсерінен жарықтанады. Жарқыл сагы сәуле шығару дозасына пропорционал және арнайы құралдар - фотоэлектрондық көбейткіштер арқылы тіркеледі.
Химиялық әдіс. Иондаушы сәуле шығару әсерінен кейбір химиялық заттар өзінің құрылымын өзгертеді. Сол сияқты судағы хлороформ сәулелену кезінде тұз қышқылын түзумен ыдырайды. Тұз қышқылы хлороформге қосылған бояғышпен әрекеттеседі. Екі валентті темір қышқылдық ортада суды сәулелендіру кезінде түзілетін еркін радикалдармен HO2 және ОН, тотығып, үш валентті темірге айналады. Үш валентті темір бояғышпен түрлі-түсті реакция береді. Түс тығыздығы бойынша сәуле шығару дозасын (жұтылған энергиясын) анықтайды. Бұл принципке ДП-70 және ДП-70М дозиметрлері негізделген.
Қазіргі уақыттағы дозиметрлік құралдар арасында иондаушы сәуле шығаруды табу және өлшеудің иондану әдісі кең тараған.
Иондану әдісі. Иондаушы сәуле шығару әсерінен оқшауланған көлемде газдың иондануы жүреді: газдың электрлік нейтрал атомдары (молекулалары) оң және теріс иондарға бөлінеді. Егер бұл көлемге тұрақты кернеу қойылған екі электрод салсақ, осы электродтар арасында электр өрісі туады. Иондалған газда электр өрісінің әсерінен зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы пайда болады, яғни газ арқылы иондаушы деп аталатын электр тоғы жүреді. Иондаушы токты өлшеу арқылы иондаушы сәуле шығарудың интенсивтілігі туралы тұжырымдар айтуға болады.

Негізгі бөлім
2.1Ионизация сәулелерді анықтау және тіркеудің ионизациялық әдісі.
Иондаушы сәулелердің заттардан өтуі, олардың атом ядролары және электрондарымен әсерлесуінің әртүрлі үрдісінде, энергиясын жоғалтуымен қабаттас жүретіні белгілі. Детектор ішінде сіңірілген энергияны тіркеуге ыңғайлы, энергияның әлде-бір басқа түріне айналдырады. Әдетте ішінде сәуле энергиясы электр дабылына айналатын детекторлар пайдаланылады.
Көпшілік дектекторлардың іс - әрекеті, иондаушы сәулелердің әсерінен заттардың атомдары мен молекулаларының қозуы немесе иондалуынан туындайтын эффектіні айқындауға негізделген. Газ ішіндегі иондалу эффектісін айқындауға негізделген детекторларға ионизациялық камералар және газды разрядты есептегіштер (пропорциональді жҽне Гейгер-Мюллер) жатады.
Сәулелердің ионизациялық детекторлары ішінде тиісті электр әдісін туындатуға арналған электродтары бар, ауамен немесе газбен толтырылған камера түрінде болады.

Ионизациялық камераның жұмыс істеу нобайы.
1-ауамен немесе газбен толтырылған камера; 2-анод; 3-катод; 4-оқшаулағыш; 5-камерадағы ионизациялық тоқты өлшеуге арналған аспап; 6-тоқ көзі.

Егер камераға радиоактивтілік кҿзін жақындатса, онда одан бөлінген сәуле, яғни детектордың камерасына кірген зарядталған альфа- жҽне бета- бөлшектер оның ішіндегі газ ортасында тікелей бірінші реттік иондау түзеді; гамма кванттары детектордың қабырғасында алдымен жылдам электрондар (фотоэлектрондар, комптонэлектрондары электрон позитрон жұптарын) түзеді де, сонан соң олар детектордағы газ ортасының иондалуын туындатады.
Құрғақ газ (ауа) - жақсы электр оқшаулағыш (электроизолятор) болып есептеледі, өйткені оның құрамына кіретін электр бейтарап күйдегі молекулалар электр зарядтарын қозғалттпайды. Егер газ ортасының ішіне зарядталған бөлшектер түсетін болса, онда иондық жұптар түзілуінің салдарынан ауа электр тоғын өткізгіш күйге айналады.

Ионизациялық камераны жұмысқа қосу нобайы.

Электродтарда кернеу болмаған кезде, алғашқы иондалудан туындаған барлық иондар хаосты жылулық қозғалыс күйінде болады, бұл кезде олар бір - бірімен соқтығысып толығымен электр бейтарап күйдегі молекулаға айналады. Егер электродтар арасында біраз потенциалдар айырмашылығын туындатса, онда электрондар мен оң зарядты иондар электр өрісінің әсерінен оның әсер ету бағытына қарай жылжи бастайды. Электрондар оң зарядты электродқа (анодқа), ал оң зарядты иондар теріс зарядты электродқа (катодқа) қарай қозғалады. Бұл қозғалыс кезінде электрондар және оң зарядты иондар өзара бір - бірімен соқтығысып, электр бейтарап күйдегі түрге айналуы мүмкін. Электр өрісінің болуына байланысты, екі соқтығыстың арасындағы, иондардың орташа қозғалыс жылдамдығы жоғарылайды, соның салдарынан электр бейтарап күйге айналатын иондар жұптарының саны азаяды да олардың бір бөлігі камераның электродтарына дейін жетіп, сонда бейтараптанады. Тізбекте ионизациялық тоқ пайда болады, ал ол аспап көмегімен тіркеледі. Бұл тоқтың мөлшері, уақыт бірлігінде камераның электродтарында бейтарапталатын иондар жұбының санымен анықталады. Ионизациялық тоқтың мөлшері, сәуле мөлшерінің өлшемі ретінде қолданылады.
Камераның электродтарындағы кернеу мөлшерін көбейту, иондар қозғалысының орташа жылдамдығының көбеюіне, демек бейтарап күйге айналатын иондар жұбының санының азайуына әкеліп соғады. Электродтарға жетіп және онда бейтарап күйге айналатын иондар саны көбейеді, демек ионизациялық тоқтың күші жоғарылайды.
Ионизациялық тоқ, камераға әсер ететін сҽуле дозасының қуатына пропорциональді және электродтарға берілетін кернеу мөлшеріне өте күрделі сипатта тҽуелді болады. Бұл қисық ионизациялық детектордың (камераның) вольт- амперлік сипаттамасы деп аталады.

Қисықта бес аймақты бөлуге болады. Камераның электродтарындағы кернеу өте аз, 0-ден Вн-ға дейін болған кезде иондалу нәтижесінде пайда болған электрондар мен оң зарядты иондардың барлығы электродтарға жете алмайды. Олардың біраз бөлігі бейтарап күйдегі атомдар мен молекулалар түзеді, яғни рекомбинация құбылысы жүреді. Осының салдарынан газда сәуле әсерінен түзілген иондардың барлығы электродтарға жете алмайды жҽне ионизациялық тоқтың мөлшері, сәуле әсерінен туындаған бірінші реттік иондар санына сәйкес болмайды. Сондықтан , 0 - Вн бөлігінің тиімділігі аз болады және ол дозиметриялық детекторларда пайдаланылмайды. Кернеуді үдеткен сайын иондардың қозғалыс жылдамдығы жоғарылайды және рекомбинация жүру мүмкіндігі азаяды, демек ионизациялық тоқ мөлшері көбейеді.
Кернеудің әлде бір мөлшерінен бастап (Вн), сәуле әсерінен түзілген иондардың барлығы электродтарға жететін сәт туындайды және кернеуді одан ары жоғарылатқан кезде ионизациялық тоқтың мөлшері артпайды. Ионизациялық тоқ күші тұрақты қалыпта қалатын, графиктегі белгіленген Вн - Вп бөлігі қанығу тоғы аймағы деп аталады. Бұл режимде ионизациялық камералар жұмыс істейді. Қанығу тоғы аймағындағы ионизациялық тоқтың күші, бірінші реттік иондалу мөлшеріне тәуелді болады, яғни детектордың камерасындағы, ядролық сәулелердің әсерінен түзілген бірінші реттік иондар жұбының санына. Сондықтан гамма - сәулесінің әсерінен туындаған ионизациялық тоқтың мөлшері бета - бөлшектерінің әсерінен туындаған ионизациялық тоқтың мөлшерінен аз болады; альфа - бөлшектерінен туындаған ионизациялық тоқ бұлардан жоғарырақ болады, өйткені альфа - сәулесінің иондау тығыздығы алдыңғы екеуінен 2-3 дәрежеге жоғары болады.
Кернеуді одан ары қарай Вп - Воп көтерген кезде ионизациялық тоқтың күші қайтадан жоғарылай бастайды, өйткені сҽулелердің әсерінен түзілген иондарында (әсіресе электрондарында) электродтарға қарай қозғалған кезде, детектордың газды ортасының атомдары және молекулаларымен соқтығысудың салдарынан, өздерінің иондалу үрдісін туындатуына жеткілікті үдеуі пайда болады (газды күшейу). Бұл құбылыс соққылау арқылы (екінші реттік) иондалу деп аталады. Кернеу неғұрлым жоғары болған сайын, иондар соғұрлым жоғары мөлшерде энергия қабылдайды, демек соққылау арқылы иондалу кезінде олар соғұрлым көп иондар жұбын түзеді.
Кернеудің Вп - Воп аймағында, ионизациялық тоқ түзілуіне қатысатын бірінші реттік түзілген иондар санының арасында қатаң пропорционалдық болады. Кернеудің бұл аймағы пропорционалдық аймағы деп аталады. Бұл режимде пропорциональді есептегіштер жұмыс істейді.
4 Пропорционалдық режимінде газды күшейту коэффициенті (Кгк) 103 - 10-не дейін жетеді. Газды күшейту коэффициенті (Кгк) дегеніміз - ионизациялық тоқты түзуге қатысатын иондардың жалппы қосындысының (n), бірінші реттік түзілген иондардың (n0) санына қатынасы:

n
Кгк = ------------ ; (25)
n0
Керенуді одан ары Воп - Вг жоғарылатқан кезде, бірінші реттік түзілген иондардың саны мен ионизациялық тоқтың арасындағы қатаң пропорционалдық бұзылады. Сондықтан бұл аймақ, шектелген пропорционалдық аймақ деп аталады.
Кернеудің мөлшері бұдан да жоғары болған кезде, ионизациялық тоқтың күші енді бірінші реттік түзілген иондар санына тәуелді болмайды. Бұл кезде газды күшеюдің соншама артуына (Кгк = 108 - 1010) байланысты , детектор камерасының ішінде тіпті бір ғана, кез-келген энергия мөлшері бар ядролық бөлшек пайда болса, өздігінен детектордың камерасының ішін түгелдей қамтитын газды разрядтың туындауы пайда болады. Детектордың ішінде өздігінен разряд пайда болатын кернеудің Вг - Вүз аймағы Гейгер аймағы деп аталады. Бұл режимде Гейгер - Мюллер есептегіштері жұмыс істейді.
Егер кернеуді жоғарылатуды ары қарай жалғастырса (Вүз мөлшерінен жоғары), онда детектор үдемі жүріп тұратын коронды разряд - үздіксіз разряд аймағына өтеді, бұл кезде разряд, тіпті иондаушы сәуле көзін аластатқан жағдайда да тоқтамайды. Бұл режимде детектор істен шығады. Осы жағдайды газды разрядты есептегіштермен жұмыс жүргіізген кезде ескеру қажет.
2.2. Ионизациялық камера
Кең тараған сәуле детекторларының бірі. Оны ядролық сәулелердің барлық түрлерін өлшеуге пайдаланады. Ионизациялық камералардың формасы мен конструкциялық түрі әртүрлі болуы мүмкін. Олар ішіндегі ауаның көлемі 0,5-5 л болатын жалпақ, цилиндр жҽне сфералық түрде болуы мүмкін.
Цилиндр түріндегі ионизациялық камералар конструкциялық құрылысы бойынша электр өткізгіш цилиндрден және коаксиальді түрде орналасқан электр өткізгіш стерженнен тұратын жүйе түрінде болады
Камераның қабырғасын электр оқшаулағыш (изолятор) болатын материалдардан жасайды (ол электр статистикалық қалқа (экран) және оның ішкі бетін электр өткізгіш қабатпен жабады, мысалы, акводагтан (сиректеу графиттен) жасалған. Бұл қабат жоғары вольтті немесе потенциальді электрод қызметін атқарады, ал екінші электрод камераның ішіне енгізіліп жҽне оның қабырғасынан тиянақты түрде оқшауландырған стержень түрінде болады да, жинақтаушы немесе орталық электрод деп аталады. Осындай камералар жұмыс істейтін режимдегі қанығу тоғына кернеудің 150-300 В мөлшерінде қол жеткізіледі.
Жалпақ ионизациялық камералардың конструктивтік құрылымы, ішінде стержень немесе пластина орналастырылған тік бұрышты қорапша түрінде болады. Қорапшалар өте жиі пресс - ұнтақтан жасалады. Электр өткізгіштікті қамтамасыз ету үшін қорапшаның ішкі беті графит ұнтағының қабатымен жабылады. Графиттің қабаты камераның оң электродының, ал стержень немесе пластина сол электродтың қызметін атқарады.

Ионизациялық камера құрылысының нобайы.
1-терезе; 2-орталық электрод; 3-оқшаулағыш.
Сәулелену дозасын өлшеуге арналған конденсаторлық камералардың констркуциялық құрылысы, оларды іс жүзінде пайдаланудың ерекшеліктерімен анықталады.
Пайдалануға ыңғайлы болу мақсатында конденсаторлық ионизация- лық камералар кіші көлемдегі жҽне массасы аз түрде жасалады. Конструкциялық тұрғыдан мұндай камералар ішінде металдан жасалған стержень орналастырылған, электр өткізгіш материалдан жасалған кіші көлемдегі трубка тәрізді болады. Өлшеу шектерін кеңейту үшін, электродқа параллелді түрде, жоғары сапалы диэлектригі бар конденсатор қосылады.
Қанығу режимінде барлық иондар электродтарға жететіндіктен ионизациялық тоқтың мөлшері, демек өлшеудің нҽтижелері камераға берілген кернеудің ауытқуына тәуелді болмайды. Ионизациялық тоқтың мөлшері сәулелердің энергиясына пропорциональді болғандықтан, аспап қанығу тоғын уақыт бірлігінде өлшейді, яғни берілген сәуленің доза қуатын өлшейді, ол үшін аспап доза қуатының өлшем бірлігінде көрсетуге арналып белгіленген (отградируирован) болуы керек. Сонымен, ионизациялық камера сәуле дозасын ғана ҿлшеуге пайдаланылып қоймай, оның қуатын да өлшеуге жарамды.
Газды разрядты есептегіштер. Газды разрядты есептегіштердің, ионизациялық камерадан артықшылығы, олардың жоғары деңгейдегі сезімталдылығы, осыған байланысты олардың ионизациялық камераға қарағанда сәуле қарқындылығының он мың есе аз мөлшерін өлшеуге мүмкіншілігі бар.
Газды разрядты есептегіш конструкциялық құрылымы жағынан ішінде диаметрі 0,02-0,03 мм болатын болаттан немесе вольфрамнан жасалған жіңішке жіпшесі ось бойынша тартылған (аксиально), іші газбен толтырылған цилиндр пішінді камера түрінде болады .Ішіндегі жіпше анодтың, ал цилиндрдің қабырғасы катодтың қызметін атқарады.

Газоразрядты есептегіштердің құрылысының нобайы.
А-гамма сәулесін тіркеуге арналған қабырғасы шыныдан жасалған цилиндр тәріздес есептегіш;
Б-өткір бетта- сәулелерін тіркеуге арналған қабырғасы металдан жасалған цилиндр тәріздес есептегіш;
В-жұмыс істеу аймағы көлденең басына орналастырылған есептегіш;
1-шыныдан жасалған баллон; 2-анод; 3-катод; 4-тоқ көзіне қосатын тетігі; 5-шыныдан жасалған шарик; 6-слюдадан жасалған жұқа терезе.

Газды разрядты есептегіштерде газ разрядтарының күшеюі пайдаланылады, яғни олар вольтамперлік сипаттама қисығының Вп-дан Вүз-ге дейінгі аймағында жұмыс істейді. Бұл режим кезінде жоғарғы кернеудің электр өрісінде әрбір бірінші реттік теріс ион, яғни электрондар, анодқа жеткенге дейін газ атомдары мен молекулаларының соқтығысынан пайда болған (екінші реттік) иондплуын туындатады, яғни электрондар санын күрт көбейтеді. Иондалудың газды күшейту коэффициенті негізінен есептегіштің ішін толтыруға арналған газға байланысты және ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.