気体の検出器

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印加電圧と収集電荷の関係

 (R3.27, R1.28)

再結合領域   
電離領域 エネルギー測定可能
比例領域 エネルギー測定可能
境界領域    
GM領域 エネルギー測定不可
連続放電領域 エネルギー測定不可

電離箱

・印加電圧
電離領域
高線量かつエネルギーの測定ができる
 感度は低い

 (2次)電子平衡の利用とその条件(ブラッググレイの空洞原理) 

(R2.17.31)
 以下の条件で電子平衡が成立し,吸収線量が最大となり,近似的に空気衝突カーマと等しくなる
・空洞の大きさ
:2次電子(δ線)の飛程より小さい 

・物質壁の厚さ
2次電子(δ線)の飛程より大きい 

・物質壁の質
:γ線の吸収が小さく,光電効果領域での実効原子番号が空気等価である
 アクリル:指頭型電離箱で用いられる
 グラファイト:γ線照射線量測定に用いられる

・空気吸収線量Dg[J/kg=Gy] 
 電子平衡時に,Dg=空気衝突カーマとなる
 Dg = (Q×Wair)÷(mair×q) [Gy]

・ある物質の吸収線量Dm 
 ブラッググレイの空洞原理より求められる
 Dm = Dg ×(Sm/Sg)
 Sm:物質の質量阻止能
 Sg:空気の質量阻止能

比例計数管

 (R3.27, R1.1(実務))
 β線,α線または,中性子の測定
・印加電圧比例領域
・分解時間数μs
・測定原理
電子雪崩による気体増幅を利用
→エネルギー測定が可能
 エネルギー分解能は陽極線の均一性と滑らかさ, ガス純度, 電圧安定性などに影響される

・計数ガス
1,PRガス(アルゴン90%+メタン10%)
:α/β線の測定に利用する

2,BF3または3He
:中性子の測定に利用する

・壁効果(wall effect)
:得られる信号は生じた各イオンの最大エネルギーの和に対応する一本のピークとなるはずが,実際にはスペクトルが観測される効果
 イオンの一方が壁に吸収されてエネルギーの一部しか計数管に付与しないことに起因する

GM計数管

 (R3.1(実務))
 光子またはβ線の測定
・印加電圧GM領域
・分解時間100~400μs程度
・回復時間数ms程度
・測定原理
 電子雪崩による一定出力パルス(陽イオン)を測定
→エネルギーの測定は不可能,イオン再結合が起こらない

・壁材質雲母(マイカ)
→保護のため, アルミキャップがしてある場合があり, 測定時は外す

・消滅法
 連続放電を止める方法
1,外部消滅法
:陽イオンが陰極に到達する前に印加電圧を下げる

2,内部消滅法
:気体に有機気体やハロゲン気体(クエンチングガス)を添加する方法
ハロゲン気体の場合,自発的再結合をするため,寿命が長い

3,気体を50~100mHgにする 
→クエンチング補正

・真の計数率

 (R3.1(実務))
 回復時間
:十分時間が経過し,パルス波高が最大になる時間

 分解時間
:電圧が波高弁別レベルを超え,パルスと認識される時間
 
 不感時間
:電離が生じても応答しない時間

真の計数率n = m /(1-τ×m)
m:実際の計数 τ:分解時間[s]

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