采用电离室检测X射线实验报告

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140 V.

–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：