Для регистрации ионизирующих излучений существует несколько методов, основанных на ионизационном, тепловом, фотохимическом и другом воздействии, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой.
Наиболее широкое распространение получили радиографический ионизационный и сцинтилляционный методы регистрации излучений.
Радиографический метод регистрации излучений основан на фотохимическом действии ионизирующих излучений- Если излучения направить на фотографическую пленку, то они воздействуют на ее эмульсию так же, как и свет. Проходя через эмульсию пленки, они ионизируют молекулы бромистого серебра и образуют в светочувствительном слое пленки фотоэлектроны и электроны отдачи. Фотоэлектроны, взаимодействуя с зернами бромистого серебра, образуют атомы серебра, которые в процессе проявления пленки способствуют усилению скрытого изображения.
После проявления на пленке получаются потемневшие места с плотностью потемнения, пропорциональной интенсивности излучения и времени воздействия излучений на пленку.
Ионизационный метод регистрации излучений основан на регистрации ионов, образуемых излучениями при прохождении их через заранее известное вещество. В качестве такого вещества используют газ, который наполняют в ограниченный замкнутый объем-детектор излучения. В зависимости от конструкций, назначения и режима работы ионизационные газовые детекторы могут быть в виде ионизационных камер, пропорциональных или газоразрядных счетчиков (счетчиков Гейгера-Мюллера).
Ионизационная камера. Принцип действия ее основан на измерении ионизации в газе, т. е. на способности газов изменять электропроводность под действием ионизирующих излучений. В зависимости от формы электродов ионизационные камеры подразделяются на цилиндрические, плоские и сферические.
Камера (черт. № 172) состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого по оси расположен собирающий электрод (анод), тщательно изолированный от стенок корпуса. Наружным электродом камеры (катодом) служит корпус камеры, защищенный экраном. При действии излучений в камере возникают разноименные ионы, которые при отсутствии разности потенциалов находятся в беспорядочном движении. Если же между электродами создать разность потенциалов, ионы под действием электрического поля примут направленное движение, и во внешнем кольце камеры возникает ионизационный ток, величина которого пропорциональна числу ионов, создаваемых излучением, а следовательно, и пропорциональна интенсивности излучения.
Ионизационные камеры работают при небольших напряжениях 100-200 в. Однако в виду низкой эффективности регистрации у-из-лучений и малой величины получаемого сигнала используют пропорциональные, газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.
К пропорциональным счетчикам относятся ионизационные камеры, работающие в режиме газового усиления. Газовое усиление получается в том случае, если на электродах ионизационной камеры повысить напряжение до 500 в. В этом случае ионы и электроны, создаваемые ионизирующими излучениями, ускоряясь в электрическом поле камеры, приобретают большую кинетическую энергию и создают на своем пути все новые и новые ионы, напоминая лавинообразный процесс. Коэффициент газового усиления может колебаться от 10 до 106.
К газоразрядным счетчикам (Гейгера- Мюллера) относятся пропорциональные счетчики, работающие в режиме газового разряда. В пропорциональных счетчиках газовый разряд не охватывает весь объем газа, а развивается только в части объема газа. Если же на электродах пропорционального счетчика увеличить напряжение до 1200-1500 в, то процесс газового усиления приводит к разряду по всему объему счетчика и импульс на выходе счетчика может быть зарегистрирован без усиления.
Газоразрядный счетчик представляет собой стеклянный или металлический баллон, заполненный аргоном или смесью двухатомных и многоатомных газов при низком давлении (черт. № 173). Анодом в счетчике является тонкая вольфрамовая нить, натянутая вдоль оси баллона счетчика. В качестве катода используется алюминиевый медный или стальной цилиндрический баллон (корпус) счетчика. У счетчиков со стеклянным баллоном внутренняя сторона баллона покрывается проводящим слоем меди или вольфрама или вставляется тонкий металлический цилиндр. Подготовка счетчика к работе заключается в том, что к его электродам прикладывается разность потенциалов такой величины, которая обеспечивала бы создание электрического поля, необходимого для поддержания процесса ионизации газа. В результате попадания у-лучей из катода счетчика выбивается электрон, который под воздействием электрического поля приобретает ускорение и, сталкиваясь с частицами газа, вызывает его ионизацию. В счетчике возникает разряд. Импульс напряжения при прохождении тока разряда регистрируется.
При дальнейшем повышении разности потенциалов на электродах счетчика ионизация газа в объеме счетчика значительно повышается, так как все выбитые электроны из катода ионизируют весь объем газа в счетчике. В этом случае импульсы тока при работе счетчика будут максимальными, а область работы будет называться областью плато счетчика.
Газоразрядные счетчики могут классифицироваться по назначению, конструкции, способу регистрации и по виду газонаполнения.
Сцинтилляционные методы регистрации излучений основаны на явлении люминесценции, т. е. на свойстве некоторых веществ преобразовывать энергию ионизационных излучений в видимый свет.
Сцинтилляционный счетчик состоит: из сцинтиллятора (кристалл какого-либо люминофора), в котором кинетическая энергия излучений превращается в световые кванты различной интенсивности, и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), преобразующего световые вспышки в электрические импульсы, которые затем усиливаются в несколько миллионов раз.
