Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

где п – полное число бразовавшихся ионов; Wу – удельная энергия ионизации газа; l ' – средняя длина пути фотона в камере между двумя последовательными актами ионизации атомов газа; ge – заряд электрона.

Рис. 3.18. Принципиальная схема многоэлементных газовых детекторов: 1 – входное окно детекторов; 2 – высоковольтные пластины; 3 – собирающие электроды и выходные сигналы; 4 – изоляция из слюдоситала; d – апертура единичного детектора; l – длина детектора

Из соотношения (3.52) видно, что Q зависит от давления, и поэтому можно предположить, что для увеличения ионизационного тока желательно повышать давление в камере. Это действительно наблюдается при тех давлениях, при которых еще не становится заметной рекомбинация, приводящая к насыщению. А затем и к спаду ионизационного тока по мере повышения давления газа.

226

Эффективность газового детектора σ определяется отно-

шением числа зарегистрированных рентгеновских фотонов п3 к

где п0 – поток фотонов; S – площадь чувствительной поверхности входного окна детектора.

При конструировании детектора стремятся обеспечить регистрацию фотонов измеряемого диапазона с возможно большей эффективностью при минимальном действии на детектор фонового излучения. Для этого необходимо подобрать соответствующую толщину х входного окна, в котором ослабляется поток фотонов, и толщину чувствительного объема детектора l ' , тогда

Первая из указанных величин определяет минимальную энергию регистрируемых детектором фотонов, а вторая – их максимальную энергию. В большинстве детекторов минимальная энергия определяется также уровнем собственных шумов детектора и каскада предварительного усилителя.

Чтобы оценить число зарегистрированных фотонов п3 рассмотрим для простоты ионизационную камеру, состоящую из двух параллельных пластин-электродов с газовым наполнителем межэлектродного пространства. Декартовы и полярные координаты, а так же параметры ионизационной камеры показаны на рис. 3.19.

Плоские электроды длиной L шириной h параллельны плоскости X 0Z , d – межэлектродное расстояние. Пучок рентгеновского излучения падает на детектор параллельно оси 0Z . Толщина пучка, определяемая толщиной томографического слоя, меньше ширины электродов h , L и h больше напорядок(иболее) d .

Примем следующие теоретические положения и допущения.

1.Рентгеновские фотоны либо поглощаются, либо рассеиваются в ионизационной камере.

2.Рентгеновские фотоны при взаимодействии с атомами газа поглощаются в результате фотоэффекта. Рэлеевским и комптоновским рассеянием можно пренебречь.

227

j

где Wj и μj(E) – соответственно энергия ионизации и коэффициент поглощения для фотоэлектронов j-й оболочки атома газа; δ(E −T −Wj ) – функцияДирака.

Если ξ(T , y) – среднее значение энергии фотоэлектронов с на-

чальной энергией T, которую они имеют у плоскости Y = y, двигаясь к электроду, то энергия, рассеянная каждым фотоэлектроном в

газе, будет T −ξ(T , y) . Следовательно, выходной ток будет записан выражением:

где Wср – средняя энергия ионизации газа.

Если энергия фотона полностью передается фотоэлектрону и полностью рассеивается в газе при движении фотоэлектрона к электроду, то выходной ток детектора становится равным