기체 이온화 검출기

Gaseous ionization detector
와이어 실린더 기체 방사선 검출기에 적용된 전압에 대한 이온 쌍 전류 변화 그림.

기체 이온화 검출기는 입자물리학에서 이온화 입자의 존재를 검출하고, 방사선방호 응용에서 이온화 방사선을 측정하는 방사선 검출 기구다.

그들은 가스를 채운 센서에 방사선의 이온화 효과를 사용한다.만약 입자가 가스 원자나 분자를 이온화하기에 충분한 에너지를 가지고 있다면, 그 결과 전자와 이온은 측정할 수 있는 전류 흐름을 일으킨다.

기체 이온화 검출기는 방사선 검출 및 측정에 사용되는 중요한 기기 그룹을 형성한다.본 기사에서는 주요 유형을 간략히 소개하며, 보다 자세한 내용은 각 계측기 기사에서 확인할 수 있다.동봉된 그래프는 일정한 입사 방사선에 대해 다양한 인가 전압으로 이온 쌍 생성의 변화를 보여준다.실제 운영 영역은 크게 세 가지가 있는데, 각 유형별로 하나씩 활용한다.

종류들

이온화 방사선 검출기 제품군

기체 이온화 검출기의 3가지 기본 유형은 1) 이온화 챔버, 2) 비례 계수기, 3) 가이거-뮐러 관이다.

이 모두는 공기나 특수 충전 가스로 분리된 두 개의 전극의 기본 설계는 동일하지만, 각각 다른 방법을 사용하여 수집되는 총 이온-페어 수를 측정한다.[1]전극 사이의 전기장의 강도와 충전 가스의 종류와 압력에 의해 전리방사선에 대한 검출기의 반응이 결정된다.

이온화실

이온의 표류를 보여주는 이온실의 도식도.전자는 질량이 훨씬 작기 때문에 일반적으로 양 이온보다 1000배 빠르게 표류한다.[2]

이온화 챔버는 가스 증식이 발생하지 않도록 선택된 낮은 전기장 강도로 작동한다.이온 전류는 이온과 전자로 구성된 "이온 쌍"의 생성에 의해 생성된다.이온은 음극으로 표류하는 반면 자유 전자는 전기장의 영향으로 양극으로 표류한다.이 전류는 장치가 "이온 챔버 영역"에서 작동 중인 경우 인가 전압과 독립적이다.이온실은 "사망 시간"이 없기 때문에 높은 방사선량 비율에 선호된다. 즉, 높은 선량률에서 가이거-뮐러 관의 정확도에 영향을 미치는 현상이다.

이점은 감마선에 대한 양호한 균일한 반응과 정확한 전체 선량 판독으로 매우 높은 방사선량을 측정할 수 있으며, 지속적인 높은 방사선 수준은 충진 가스를 저하시키지 않는다.

1) 정교한 전기계 회로를 필요로 하는 낮은 출력과 2) 작동 및 정확도가 습기에 쉽게 영향을 받는다는 단점이 있다.[3]

비례 계수기

독립된 타운센드 눈사태의 발생은 비례 카운터에 있다.

비례 카운터는 이산 눈사태가 발생하도록 선택된 약간 높은 전압에서 작동한다.각 이온 쌍은 단일 눈사태를 생성하여 방사선에 의해 축적된 에너지에 비례하는 출력 전류 펄스가 생성된다.이것은 "비례적 개표" 지역이다.[2]"가스 비례 검출기(GPD)"라는 용어는 일반적으로 방사선 실습에서 사용되며, 설치된 인원 감시 장비와 같이 알파 및 베타 입자 검출과 차별을 위해 대면적 평면 배열을 사용할 때 특히 입자 에너지를 검출할 수 있는 특성이 유용하다.

와이어 챔버는 연구 도구로 사용되는 비례 계수기의 다중 전자 형태다.

방사선의 에너지를 측정하고 분광학적 정보를 제공하며 알파 입자와 베타 입자를 구별할 수 있으며, 대형 면적 검출기를 구성할 수 있다는 것이 장점이다.

단점은 양극선이 섬세하고 증착으로 가스 흐름 검출기의 효율성이 떨어질 수 있다는 점, 주입 가스로 산소가 유입돼 영향을 받는 효율과 작동, 대형 면적 검출기에서 측정 윈도우가 쉽게 손상된다는 점이다.

마이크로파턴 기체 감지기(MPGD)는 양극과 음극 전극 사이의 거리가 밀리미터 이하인 고밀도 기체 감지기다.전통적인 와이어 챔버에 비해 이러한 마이크로 전자 구조의 주요 이점은 계수 속도 성능, 시간과 위치 분해능, 세분성, 안정성 및 방사선 경도 등이다.[4]MPGD의 예로는 마이크로스트립 가스실, 가스전자 증배기, 마이크로롬가스 검출기가 있다.

가이거 뮐러 관

UV광자를 이용한 타운센드 눈사태 확산 시각화

가이거-뮐러 튜브는 가이거 카운터의 주요 구성품이다.이온 쌍이 눈사태를 일으키도록 선택되어 훨씬 더 높은 전압에서 작동하지만, UV 광자의 방출에 의해 양극 와이어를 따라 확산되는 여러 개의 눈사태가 발생하고, 인접한 가스 체적은 단일 이온 쌍 이벤트에서 이온화된다.이곳은 작전의 「자이거 지역」이다.[2]이온화 이벤트에 의해 생성되는 전류 펄스는 카운트 레이트 또는 방사선량의 시각적 표시를 도출할 수 있는 처리 전자 장치로 전달되며, 일반적으로 휴대용 기기의 경우 클릭을 생성하는 오디오 장치가 사용된다.

크기와 용도가 다양하고 값싸고 튼튼한 검출기라는 장점이 있으며, 단순 계수를 위해 최소한의 전자 처리가 필요한 튜브에서 큰 출력 신호가 생성되며, 에너지 보정관을 사용할 때 전체 감마선량을 측정할 수 있다.

단점은 방사선의 에너지를 측정할 수 없고(분광학적 정보가 없음), 사망 시간에 따른 높은 방사선량을 측정할 수 없으며, 지속적으로 높은 방사선량이 충전 가스를 저하시킨다는 것이다.

디텍터 유형 사용 지침

영국 보건 안전 집행부는 해당 응용 프로그램에 대한 올바른 휴대용 기기에 대한 지침서를 발행했다.[5]이는 모든 방사선 계측기 기술을 다루며, 측정 응용을 위한 정확한 기체 이온화 검출기 기술을 선택하는 데 유용하다.

일상용

이온화형 연기 감지기는 널리 사용되는 기체 이온화 검출기다.방사성 아메리슘의 작은 공급원을 배치하여 효과적으로 이온화실을 형성하는 두 판 사이의 전류를 유지한다.이온화가 진행되는 플레이트 사이에 연기가 들어가면 이온화 가스를 중화시켜 전류를 감소시킬 수 있다.전류의 감소는 화재 경보를 유발한다.

참고 항목

참조

  1. ^ 맥그리거, 더글러스 S. "8장 - 방사능 검출 및 측정"핵 과학 및 엔지니어링의 기본 원리, Second Edition.J. Kenneth Shultis와 Richard E. Faw. 2편.CRC, 2007. 202-222.인쇄하다
  2. ^ a b c Glenn F Knoll, 방사능 탐지 및 측정, John Wiley와 아들, 2000. ISBN0-471-07338-5
  3. ^ Ahmed, Syed (2007). Physics and Engineering of Radiation Detection. Elsevier. p. 182. Bibcode:2007perd.book.....A. ISBN 978-0-12-045581-2.
  4. ^ Pinto, S.D. (2010). "Micropattern gas detector technologies and applications, the work of the RD51 collaboration". IEEE Nuclear Science Symposium 2010 Conference Record. arXiv:1011.5529.
  5. ^ http://www.hse.gov.uk/pubns/irp7.pdf[데드링크]