采用电离室检测X射线系别理学院物理系专业班号光信息21实验日期2014年5日姓名学号交报告日期2014年6月1日实验目的:1.使用一个空气电离室测量电离电流IC检测的X射线辐射。2.探讨电离电流和电容电压uc和验证的饱和特性的关系3.探讨在一个恒定的管的高电压U饱和离子电流和发射电流I的X射线管之间的关系4.探讨饱和离子电流和高电压U管在一个恒定的发射电流I的关系工作原理:电离室是一种探测电离辐射的气体探测器。气体探测器的原理是,当探测器受到射线照射时,射线与气体中的分子作用,产生由一个电子和一个正离子组成的离子对。这些离子向周围区域自由扩散。扩散过程中,电子和正离子可以复合重新形成中性分子。但是,若在构成气体探测器的收集极和高压极上加直流的极化电压V,形成电场,那么电子和正离子就会分别被拉向正负两极,并被收集。随着极化电压V逐渐增加,气体探测器的工作状态就会从复合区、饱和区、正比区、有限正比区、盖革区(G-M区)一直变化到连续放电区。所谓电离室即工作在饱和区的气体探测器,因而饱和区又称电离室区。如图11-1所示,在该区内,如果选择了适当的极化电压,复合效应便可忽略,也没有碰撞放大产生,此时可认为射线产生的初始离子对N0恰好全部被收集,形成电离电流。加速器的监测探测器一般均采用电离室。不难看出,电离室主要由收集极和高压极组成,收集极和高压极之间是气体。与其他气体探测器不同的是,电离室一般以一个大气压左右的空气为灵敏指标,该部分可以与外界完全连通,也可以处于封闭状态。其周围是由导电的空气等效材料或组织等效材料构成的电极,中心是收集电极,二级间加一定的极化电压形成电场。当X射线、γ射线照射电离室,光子与电离室材料发生相互作用,主要在电离室室壁产生次级电子。次级电子使电离室内的空气电离,电离离子在电场的作用下向收集极运动,到达收集极的离子被收集,形成电离电流信号输出给测量单元。实验内容与步骤:测饱和离子电流IC与管的电压U的函数关系:–设置发射电流I=1毫安。–设置电容电压uc为140V.–增加管的电压U从5伏到35伏,确定相应的电离电流。–写下你的测试结果实验结果:实验结论:随着电压的增大,饱和电流逐渐增大,但当电压增加到一定值后,饱和电流的值不变甚至下降。实验解释:由图可知,实验图像并未过原点,这可能是由于零电流时Uoc的值不稳定造成的。在外加电压形成的电场不够大时,不足以使正负离子很快的向两极方向漂移,有一部分在漂移时,正负离子相碰又复合成中性的分子了,因此,一部分离子就损失了。随着电压的增大,电场强度增大,这种复合损失就会减少,因此收集到的电流就随之增加。当电压达到一定值,正负离子对达到全收集,电流达到饱和。实验总结:从这曲线变化可看出电离室的基本特性:(1)饱和电压值;(2)饱和电流值;(3)饱和特性区的长度和它的斜度。这几个特性与电离室的设计,材料的选择,所充气体与压力大小。外界环境等都有很大的关系。性能优良的电离室是饱和电压低,饱和电流大,饱和区宽和他的斜度小。从使用来看,挑选具有好的特性曲线的电离室是重要的。误差分析仪器自动操作,电脑软件采集数据为实验很大程度上减少了误差。实验刚开始时,由于零电流时电压的不稳定也会造成误差。实验系统的精准度主要保证了实验程度的精准。注意事项:1.本实验仪器有铅玻璃门,又有自动保护装置(即铅玻璃门一打开,X光管自动关闭),实验进行时是安全的,但要注意一切实验应在铅玻璃门关闭下进行。2.由于X光管温度很高,寿命有限,当不进行实验或数据处理时,应及时关掉仪器,延长仪器使用寿命。3.本实验使用的NaCl晶体或LiF晶体都是价格昂贵而易碎、易潮解的娇嫩材料,要注意保护: