Az ionizáló kamra egy gázzal töltött érzékelő, amelyet az ionizáló sugárzás szintjének mérésére terveztek .
A sugárzási szint mérése a gázionizáció szintjének mérésével történik a kamra munkatérfogatában, amely a két elektróda között helyezkedik el. Az elektródák között potenciálkülönbség keletkezik . A gázban szabad töltések jelenlétében az elektródák között áram keletkezik [1] , amely arányos a töltések előfordulási sebességével és ennek megfelelően a sugárzási dózisteljesítménnyel . Az ionizációs kamra megkülönböztető jellemzője a többi gázzal töltött érzékelővel ellentétben a gázrésben viszonylag alacsony elektromos térerősség , így az áramerősség nem függ az elektródák feszültségétől, és egyenlő az elektrontöltés szorzatával, ill. az ionpárok száma.
Tágabb értelemben az ionizációs kamrák közé tartoznak az arányos számlálók és a Geiger-Muller számlálók is . Ezek az eszközök a másodlagos ionizációból adódó úgynevezett gázerősítés jelenségét alkalmazzák - erős elektromos térben az ionizáló részecske áthaladása során keletkezett elektronok olyan energiára gyorsulnak fel, amely elegendő a gázmolekulák ionizálásához. Szűk értelemben az ionizációs kamra egy gázzal töltött ionizációs detektor, amely a gázerősítési módon kívül működik. A kifejezést az alábbiakban ebben az értelemben használjuk.
Az ionizáló kamrát kitöltő gáz általában inert gáz (vagy ezek keveréke), amelyhez egy könnyen ionizálható vegyületet (általában szénhidrogént , például metánt vagy acetilént ) adnak, és etanolgőzt is használnak . A nyitott ionizációs kamrák (pl. ionizációs füstérzékelők) levegővel vannak feltöltve.
Az ionizációs kamrák áramerősségűek (integráló) és impulzusosak. Ez utóbbi esetben a gyorsan mozgó elektronok a kamra anódján gyűlnek össze (1 μs nagyságrendű ideig), míg a lassan sodródó nehéz pozitív ionoknak ezalatt nincs idejük elérni a katódot . Ez lehetővé teszi az egyes részecskékből származó egyedi impulzusok regisztrálását. Egy harmadik elektródát vezetnek be az ilyen kamrákba - az anód közelében található rácsot, amelyen pozitív töltésű ionok telepednek le .
Az ionizációs kamrák lehetővé teszik nemcsak az alfa- , béta- vagy gamma-sugárzás mérését , hanem a neutronsugárzás mérését is , ami meglehetősen nehéz, mivel a neutronok nem hordoznak töltést, és a kamra gáztérfogatán való áthaladásuk nem vezet gázionizációhoz, amely meg lehetett mérni.
A neutronfluxus méréséhez a kamrát 2 azonos részre osztjuk. Az első részben a gáz háttérionizációját mérik alfa, béta vagy gamma sugárzás hatására, a kamra második részében bór-10 kerül a falakra (az atomreaktorokban nagy neutronfluxust mérő ionizációs kamráknál ) vagy urán-235 (alacsony neutronfluxust mérő kamrákhoz). Amikor egy urán-235 atommag befog egy neutront, az atommag kényszerhasadása és a gáz további ionizációja következik be a kamra térfogatában hasadási töredékekkel. A bór-10 egy neutron befogására a reakciónak megfelelően lítium-7 atommaggá és alfa-részecskévé bomlik
10 B + n → 11 B* → α + 7 Li + 2,31 MeV .A két kamratérfogat ionizációs különbsége arányos a neutronfluxussal. Az ionizációs kamra egy olyan változatát, amelyben urán-235 (vagy más hasadó izotóp) van az elektródákon, hasadókamrának nevezzük . Néha a kamrát 10 BF 3 - bór-10 trifluorid gáznemű vegyülettel töltik meg , ami lehetővé teszi a fragmentumok kimutatásának hatékonyságának javítását.
A neutronfluxusok mérésekor az ionizációs kamrák három üzemmódban működhetnek:
Atomerőművekben a neutronfluxus-szabályozó berendezésben (NFCM) használják a reaktor neutronteljesítményének mérésére .
Az ionizációs kamrákat füstérzékelőként is használják . Az elektródák közötti levegőt alfa-részecskékkel sugározzák be (például amerícium-241- et használnak forrásként ), és az ionizáció következtében némi vezetőképességre tesz szert. Amikor a füst belép az elektródák közötti térbe, amelynek részecskéin semlegesítik az ionokat, az ionok miatti szivárgó áram csökken.