Komora jonizacyjna

Promieniowanie jonizujące, zgodnie z nazwą, wywołuje jonizację atomów ośrodka, przez które przechodzi. Może to być jonizacja bezpośrednia w przypadku cząstek alfa i beta, jak również pośrednia przy promieniowaniu gamma. Zjawisko to powoduje np. rozładowanie elektroskopu pod wpływem promieniowania na skutek pogorszenia właściwości izolacyjnych powietrza, które zaczyna przewodzić prąd. Na tej zasadzie działają komory jonizacyjne - mierzą one prąd przepływający przez objętość komory z odizolowanymi od siebie elektrodami. Ich historia sięga początków badania zjawiska radioaktywności, można powiedzieć, że obok detekcji metodą fotochemiczną były to pierwsze detektory promieniowania. Nieco później powstały ekrany scyntylacyjne i liczniki Geigera. Poniżej komora wykonana przez Piotra Curie w czasie wspólnych badań małżonków Curie nad

radioaktywnością radu:

Źródło - Wikimedia Commons

W większości przypadków komora jonizacyjna ma kształt walca, którego obudowa stanowi jedną elektrodę. Drugą jest cienki drut we wnętrzu cylindra. Komorę może wypełniać powietrze albo inny gaz, np. argon, pod ciśnieniem atmosferycznym lub wyższym. Podobnie jak licznik Geigera, komora pracuje w płaskim odcinku charakterystyki, tzw. plateau, ale przy dużo niższym napięciu, zwykle ok. 100 V. Napięcie to musi być wyższe niż tzw. zakres rekombinacji, w którym jony zobojętniają się zanim dotrą do elektrod. Nie może jednak być za wysokie, gdyż wtedy nastąpią wyładowania lawinowe, charakterystyczne dla liczników proporcjonalnych i liczników Geigera.  

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/Detector_regions.gif

Komory jonizacyjne mają większą trwałość niż liczniki Geigera, gdyż nie jest w nich potrzebny czynnik gaszący, ograniczający trwałość liczników Geigera do ok. 10^10 impulsów. Nie występuje też zjawisko czasu martwego, zafałszowującego wyniki powyżej częstości zliczania 10^4 cps. Z tych względów komory jonizacyjne stosowane są często w przemyśle jądrowym do pomiarów dużych mocy dawek, jak również w rentgenometrach przewidzianych do pracy w warunkach wojny jądrowej. Inną zaletą komór jonizacyjnych jest praca przy niższym napięciu, co zwiększa bezpieczeństwo użytkowania przyrządu (większość liczników G-M potrzebuje napięcia ok. 400 V i wyższego). Wadą jest większa objętość komory niż analogicznego licznika G-M, co przekłada się na gabaryty sondy czy całego przyrządu pomiarowego. Z tego powodu dozymetry wyposażone w komorę jonizacyjną dość łatwo rozpoznać po średnicy i długości głowicy pomiarowej. Poniżej kilka przykładów radiometrów i rentgenometrów wykorzystujących komorę jonizacyjną:

***

Wojskowy rentgenometr przenośny D-08 o zakresie od 0,1 do 400 R/h, produkowanym masowo w latach 60. na potrzeby Ludowego Wojska Polskiego [OPIS]:

Komora jonizacyjna to srebrny prostopadłościan z kratką. Źródło - http://qann.wikidot.com/dozymetr-d08

Wnętrze komory jonizacyjnej - widoczna centralna elektroda odizolowana od ścianek. Źródło - http://qann.wikidot.com/dozymetr-d08

Rentgenometr pokładowy DP-3, przeznaczony do montażu w wozach bojowych i statkach powietrznych (zakres do 500 R/h, czyli ok. 5 Sv/h).

https://lacachimba.wordpress.com/2015/06/18/dp-3-%D0%B4%D0%BF-3-soviet-military-roentgenometer/

Komora jonizacyjna (z prawej) wraz z przedwzmacniaczem:

Zapasowa komora jonizacyjna w rosyjskim sklepie:

https://www.avito.ru/tomsk/audio_i_video/ionizatsionnaya_kamera_k_dp-3b_793367752

Radiometr komorowy RKL-60 stosowany w ochronie radiologicznej i przemyśle jądrowym - widać odizolowane mocowanie centralnej elektrody:

Komora jonizacyjna wypełnia cały korpus na lewo od chwytu. 

Dawkomierz komorowy DK-3:

Konstrukcja analogiczna jak RKL-60 i RKLG-62 - zbiory Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Rentgenometr Victoreen CDV-715 z czasów zimnej wojny:

Źródło - Orau.org

Komora jonizacyjna to srebrny walec z lewej strony.
Co ciekawe, na Wikipedii ten miernik do niedawna był przykładem "licznika Geigera". Oczywiście już nie jest :)

Poniżej kilka mierników, z którymi jak do tej pory nie spotkałem się na żywo, ale występują w starszej literaturze. Trudno nie zauważyć komór jonizacyjnych:

Komory jonizacyjne wyróżniają się dużą objętością detektora, ale niekiedy można je pomylić z obudowami kryształów scyntylacyjnych w niektórych miernikach, ale na ten temat napiszę w osobnej notce.