电离室

电离室

电离室是一种辐射探测器。电离室是探测器中最简单，问世最早的一种探测器。电离室的优点是结构简单，长期工作稳定性好，寿命长，使用中无须维修，能在恶劣 环境下稳定工作。因此，虽然工业核仪表所用的辐射传感器有多种，但是在某些情况下，如轧钢机用测厚仪，连续浇注钢水的钢水液面控制仪，核子秤和连续料位 计，都使用大体积的电离式。

电离室应用广泛，有核子秤电离室、料位计电离室、环境辐射电离室（含γ射线电离室，α射线电离室，β射线电离室，x射线电离室）、测厚仪电离室等。

基本工作原理

电离室是气体探测器中原理最简单的，电离室的正常工作是利用电场收集在气体中直接电离所产生的全部电荷。

电离室由两个基本电极组成，一个是高压电极，另一个是收集电极，室内充有高压气体氩气，外面是一个密封外壳。

当入射的γ射线射到电离室灵敏体积中，在电极或室壁上打出次级电子（光电子和康普顿电子），次级电子使气体产生电离，生成正负离子对。当存在电场时（两个电极加上极化电压时），离子和电子所呈现的正电荷向阴极的漂移和负电荷向阳极方向漂移构成电流。一定体积的气体受恒定的γ射线照射时，离子对的生成率是恒定的。

电离室的基本原理：若一个密封的气体容器内，有两个基本电极，当外加电压时，在两电极间产生电场。γ射线入射到电离室的灵敏体积中，产生离子对，在电场作用下正负离子向相应的电极漂移，在外电路中形成电流，外电路收集到的电流就是电离电流。

若n为电离室中的体积元dt内单位体积中离子对的产生率，N为灵敏体积V内产生的离子对总数，e为电子电荷。电离室平均电离电流Ic就由下式求出：

Ic = e ∫v ndt= eN （1）

一定体积的气体受恒定γ射线照射时，产生的电离电流Ic正比于该体积内离子对的生成率。该离子生成率与入射的γ射线强度成正比。因此Ic正比于入射的γ射线强度。

若在外电路串接负载电阻R，则其上面将产生一个电压信号V：

V= IcR （2）

此信号经前置放大器放大后输出给二次仪表。

从（1）和（2）可知，电离室输出信号正比于电离室处γ射线的强度。

主要特性

核子秤电离室除具备一般的探测器特性外，还具有适合于作计量器具所要求的特性。因它是长而大体积的电离室，它的灵敏度均匀性在计量物料时有着很重要的影响；另外环境温度变化对电离室是否引起很大的计数误差，这些决定着核子秤能否适应恶劣环境的使用条件。因此，核子秤电离室的设计，制造过程要考虑以上的问题。

另外，检测它的主要特性是否具备了核子秤电离室工作的基本要求也是很重要的。

HHD型核子秤电离室系列产品通过了中国计量科学研究院形式定型鉴定，主要特性介绍如下：

1.电离室饱和特性：

饱和工作电压选择：300V~600V

取饱和曲线中的450V的饱和电流值，与285V和630V的饱和电流值相比，其相对差值为S。

HHD―9 285V S=1.80×10-3 S/(V1-V2)=1.00×10-5

630V S=-1.80×10-3 S/(V1-V2)=1.00×10-5

2.电离室环境温度影响：

常温、高温、低温使用，它的影响用TR来描述。设I1 、I2为温度为T1与T2时电离室所测电流值，定义TR为下式表示：

TR=（I2- I1）/ 1 /（T2-T2） T2＞T1 （3）

设常温时HHD—9电离室其它温度与它相比如下：

40℃ TR=1.46×10-4(1℃)

60℃ TR=1.51×10-4(1℃)

-10℃ TR=1.09×10-4(1℃)

-25℃ TR=1.27×10-4(1℃)

使用在-25℃~60℃温度范围内，TR最大值为1.51×10-4(1℃)

3.电离室轴向均匀性（灵敏度轴向均匀性）：对于HHD-9均匀区长度为81%

4.电离室稳定性，测量8小时的稳定性：对于HHD-9为±0.04%

5.电离室本底电流：对于HHD-9为 6.15×10-13A

6.电离室绝缘电阻：对于HHD-9为 1.59×1013Ω

7.电离室具有抗电磁场干扰能力

8.电离室具有抗震能力

HHD型核子秤电离室获得国家首次颁发的核子秤电离室新型计量器具型式批准证书，又获得国家专利（实用新型专利证书第58682号），90年获北京科技进步二等奖。现已经广泛用于全国二十几个省市的各企业的各种现场，使用稳定可靠，获得用户信任和好评。