Wynalazek dotyczy komory jonizacyjnej, któ¬ ra celem osiagniecia wiekszej czulosci pomia¬ ru dawki, pracuje w zakresie wprost propor¬ cjonalnym az do wspólczynników wzmocnie¬ nia gazowego rzedu 104 105, a której czu¬ losc mierzona w A/cm3/mr/godz. jest w duzym zakresie niezalezna od energii oraz od kierun¬ ku wpadajacego promieniowania. Prad joni¬ zacyjny wzmocniony gazowo za pomoca zna¬ nych srodków pomocniczych, stanowi miare mocy dawki w miejscu umieszczenia detekto¬ ra.Sposród dawkomierzy promieniowania rent- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa dr Karl —¦- Heinz We¬ ber, inz. Johannos Kunze i Karl Witowski. genowskiego i promieniowania gamma, znane sa komory jonizacyjne o normalnym cisnieniu.Takie komory jonizacyjne, ze wzgledu* na ich mala czulosc wlasciwa na mierzone dawki, wy¬ noszaca 10-16 A/om3/mr/godz., musza posiadac duza objetosc lub wymagaja duzego wzmoc¬ nienia. Wskutek napelnienia ich pod cisnieniem czulosc moze ulec 10-cio do 20-to krotnemu zwiekszeniu, jednak takie komory nie moga byc budowane z materialów równowaznych po¬ wietrzu. Ich czulosc przy pomiarze dawki dla energii < 70 Ke V zalezy w znacznym stopniu od energii wpadajacego promieniowania.Poza tym sposród dawkomierzy promienio¬ wania rentgenowskiego i promieniowania gam¬ ma znana jest komora o wzmocnieniu gazo¬ wym, której czulosc przy pomiarze dawki tyl-ko w niewielkim stopniu zalezy od energii.Czulosc pomiaru dawki w odniesieniu do jed¬ nostki objetosci, moze byc w tego rodzaju ko¬ morach podniesiona o wspólczynnik wzmoc¬ nienia gazowego wynoszacy od 103 do 105, za¬ leznie od cisnienia gazu wypelniajacego i spo¬ sobu wypelnienia, przy czym to zwiekszenie czulosci ma na celu uniezaleznienie sie od energii. Taka znana komora sklada sie z drutu anody dzialajacego jako elektroda zbiorcza, na¬ pietego osiowo w cylindrycznej rurze wykona¬ nej z tworzywa sztucznego. Jako katoda slu¬ zy cienka warstwa z masy przewodzacej i rów nowaznej powietrzu, przy czym ta warstwa jest nalozona na wewnetrzna sciane cylindra z sztucznego tworzywa. W zalozeniu, ze komo¬ ra bedzie pracowac w zakresie wprost propor¬ cjonalnym, pod wzgledem zaleznosci od ener¬ gii, dla komór ze wzmocnieniem gazowym sa miarodajne te same wartosci charakterystycz¬ ne co dla zwyklej komory jonizacyjnej, pra¬ cujacej w zakresie nasycenia. Wzrost czulosci jest bardzo pozadany przy pomiarach dawek promieniowania beta, poniewaz w tym wy¬ padku wymiary komory (zasada Bragg-Grey'a) musza byc niewielkie.Wada znanych komór ze wzmocnieniem ga¬ zowym jest to, ze pomimo stalego napiecia, wykazuja z biegiem czasu duze zmiany wzmoc¬ nieni gazowego, gdyz sztuczne tworzywa na skutek swej wieloczasteczkowej budowy, nie sa w zupelnosci szczelne dla gazów i par, a za¬ stosowana rura ze sztucznego tworzywa nie moze byc przed napelnieniem skutecznie pod¬ grzana, gdyz posiada niski punkt mieknienia.Poza tym na skutek geometrycznych ksztal¬ tów cylindra, detektor jest zalezny od kierun- , ku wpadajacego promieniowania, szczególnie w zakresie kwantów o malej energii. Gdyby mozna bylo pozostac przy znanych geometrycz¬ nych ksztaltach cylindra, to wskutek tego wzmocnienie gazowe przy stalym napieciu za¬ lezaloby w duzym stopniu od liczby czaste¬ czek- gazu lub pary, znajdujacych sie w prze¬ strzeni gazowej, przypadajacej na jednostke objetosci, a liczba czynnych czasteczek zale¬ zalaby od silnej adsorbcji warstwy katodowej, zawierajacej grafit. Detektor na skutek zalez- nosci adsobcji gazów i par od temperatury, po¬ siada znaczna zaleznosc wzmocnienia gazowe¬ go od temperatury, a tym samym równiez i czu¬ losci pomiaru dawki, przy czym czas zycia ta¬ kiego detektora jest bardzo krótki.W komorze jonizacyjnej wedlug wynalazku wady te zostaly usuniete w ten sposób, ze ko¬ mora ta jest wykonana w znany sposób w przy¬ blizeniu w ksztalcie kuli, ze szkla zawieraja¬ cego lit, beryl i sole kwasów borowych, o wlas¬ nosciach lezacych ponizej wlasnosci szkla rów¬ nowaznego powietrzu, przy czym komora ta jest wypelniona para, gazem lub ich mieszanina o wypadkowej liczbie porzadkowej 8 do 10, i o wlasnosciach lezacych powyzej wlasnosci szkla równowaznego powietrzu.Kuliste ksztalty geometryczne komory we¬ dlug wynalazku posiadaja w stosunku do sto¬ sowanych dotychczas cylindrycznych ksztaltów, caly szereg zalet, które miedzy innymi pole¬ gaja na duzej niezaleznosci czulosci pomiaru dawki od kierunku. Z punktu widzenia tech¬ nologii wydmuchiwanie szklanych kul jest pro¬ stsze niz wyciaganie rur cylindrycznych o do¬ kladnie okreslonym i stalym promieniu. Nie¬ wielkie odchylenia od scislego ksztaltu kuliste¬ go maja tylko niewielki wplyw na wzmocnie¬ nie gazowe. Przy geometrycznych ksztaltach kuli wedlug wynalazku, oraz przy stalym na¬ pieciu, wzmocnienie gazowe przechodzi przez maksimum w zaleznosci od iloczynu gestosci pary cg i wewnetrznego promieniowania rik ku¬ li stosowanej jako anoda i elektroda zbiorcza.Natomiast w znanych detektorach cylindrycz¬ nych, przy stalym napieciu wzmocnienie gazo¬ we silnie, spada, gdy wzrasta gestosc pary lub gazu cg i promien rik drutu anody. Poniewaz ponadto wzmocnienie gazowe przy zastosowa¬ niu kuli, jest niezalezne od promienia katody, wiec zastosowanie geometrycznych ksztaltów kuli stwarza lepsze mozliwosci powtarzalnosci przy wytwarzaniu. Polozenie wspomnianego ma¬ ksimum w detektorze wedlug wynalazku za¬ lezy równiez od przylozonego napiecia, które latwo mozna tak dobrac, ze zakres tych na¬ piec znajduje sie w poblizu maksimum. Dla¬ tego w tym zakresie istnieje tylko niewielka^ zaleznosc wzmocnienia gazowego od gestosci gazu wypelniajacego wzglednie pary. W wy¬ niku tego zmniejsza sie równiez udzial zalez¬ nosci wzmocnienia gazowego od temperatury pochodzacy od adsorbcji gazu, wzglejdnie pary na wewnetrznych scianach komory.Dalsza zaleta jest to, ze przy tej samej sred¬ nicy drutu anody (w przypadku ksztaltów cy¬ lindrycznych katody), wzglednie kuli anody (w przypadku ksztaltów kulistych katody), oraz przy takim samym wypelnieniu gazowym i je¬ go cisnieniu, napiecie potrzebne do nastawia¬ nia okreslonego wspólczynnika wzmocnienia ga¬ zowego i nachylenie charakterystyki wzmocnie¬ nia gazowego w funkcji napiecia, jest znacznie — 2 —mniejsze w wypadku geometrycznych ksztaltów kuli niz w przypadku stosowania detektora cy¬ lindrycznego. Przez nachylenie charakterystyki nalezy rozumiec wzgledna zmianie wzmocnienia gazowego przy okreslonej wzglednej zmianie przylozonego napiecia. Male nachylenie oznacza zmniejszona zaleznosc od napiecia, a wiec i mniejsza mozliwosc zaklócen. Przy wspólczyn¬ niku wzmocnienia gazowego 104, nachylenie jest rzedu 10 do 2Q, Dobrze stabilizowane zródla napiecia sa tu tylko zalecane.Dla zmniejszenia nakladów potrzebnych do stabilizacji, zmniejszenie nachylenia charakte¬ rystyki wzmocnienia gazowego w funkcji napie¬ cia, jak to ma miejsce w przypadku kuli, po¬ siada wielkie znaczenie praktyczne. Do napel¬ nienia detektora nadaja sie w zasadzie wszyst¬ kie pary, gazy lub ich mieszaniny stosowane w licznikach proporcjonalnych. Aby jednak osiagnac napelnienie o wartosci wiekszej od wartosci równowaznej powietrzu, przy liczbie porzadkowej 8 do 10, nalezy zastosowac napel¬ nienie neonem z dodatkiem pary gaszacej, np. butanu i.Zastosowanie szkla jako materialu na sciany zapewnia pelna szczelnosc dla gazów i par.Czasteczki gazu przylegajace do wewnetrznej powierzchni sciany, daja sie latwo usunac przez wypalenie przed napelnieniem. Sklad gazu wzglednie pary wypelniajacej detektor, oraz wzmocnienie gazowe, nie ulega zadnym zmia¬ nom w czasie, w zalozeniu, ze napiecie jest stale.W urzadzeniu wedlug wynalazku uzywa sie jako material na sciany komory szklo, sklada¬ jace sie z 82 procentów wagowych trójtlenku boru (BtOs), 13,6 procentów wagowych tlenku litu (LitO) i z 4,4 procentów wagowych tlenku berylu (Be O). Tego rodzaju szklo jest trwale, pozwala wydmuchiwac sie na kule i mozna je laczyc z innymi, znanymi szklami topliwymi, w sposób zupelnie szczelny.Punkt krzepniecia lezy okolo 450°C. Dobra przewodnosc elektrycznosci w porównaniu do szkiel krzemowych, stwarza mozliwosc wyko¬ rzystania tylko elektrod zewnetrznych (zamiast uzywanych dotychczas najczesciej elektrod we¬ wnetrznych).Z obliczenia wynika, ze liczba porzadkowa szkla Zeff wynosi 7,3. Oznacza to, ze jest ono troche ponizej wartosci równowaznej powie¬ trzu. Przy jednoczesnym uzyciu osrodka napel¬ niajacego o wlasnosciach troche powyzej war¬ tosci równowaznej powietrzu, o liczbie porzad¬ kowej Zeff równej 8 do 10. W efekcie otrzy¬ muje sie rozszerzenie wykorzystywanego za¬ kresu energii w kierunku, w którym energie staja sie mniejsze, a to ze wzgledu na zmniej¬ szona absorbcje pierwotnego promieniowania w materiale sciany, zwiazanej ze zmniejszona licz- bag porzadkowa materialu z jakiego jest ta sciana zrobiona. Mozna wiec wtedy uchwycic, zmierzyc, przepuscic itd. mniejsze ilosci energii.Dalsza poprawe zaleznosci od energii w za¬ kresie bardzo malej ilosci kwantów energii mozna osiagnac w urzadzeniu wedlug wyna¬ lazku przez naniesienie, np. przez natrysk bar¬ dzo cienkiej warstwy z aluminium, miedzi lub niklu, na wewnetrzna sciane detektora o gra¬ maturze rzedu 0,05.... 1 mg/cm2. Ta warstwa musi byc bardzo cienka, aby zadane zwieksze¬ nie czulosci wystapilo tylko przy bardzo ma¬ lych energiach.Na rysunku uwidocznione sa przyklady wy¬ konania urzadzenia wedlug wynalazku, na któ- CL rym fig. 1 przedstawia stosunek V czu- CG losci pomiaru dawki (pomnozony przez ci/cg^ róznych komór w stosunku do komory stan¬ dardowej o takim samym stopniu jonizowany, w zaleznosci od energii E kwantów elektrodowol- tów promieniowania, przy czym cl, które ozna¬ cza gestosc powietrza przy normalnych wa¬ runkach, a cc oznacza gestosc gazu wzglednie pary wypelniajacej kazdej z omawianych ko¬ mór, a fig. 2 i 3 przedstawiaja rózne mozliwe do wykonania ksztalty detektora wedlug wy¬ nalazku.Krzywa 1 na fig. 1 przedstawia przebieg fun¬ kcji wzglednie zaleznosci od energii dla komo¬ ry ze szkla krzemowego, która nie nadaje sie do pomiarów dawki. Standartowa dawka jest jak wiadomo odniesiona do jonizacji wytwo¬ rzonej w okreslonej objetosci powietrza, a ab- sorbcja promieni gamma zalezy w znacznym stopniu od liczby porzadkowej uzytego kazdo¬ razowo materialu. Z doswiadczenia wynika, ze w detektorach z siarczkiem kadmowym, które posiadaja podobna zaleznosc od energii co de¬ tektory przedstawione krzywa 1, mozna osiag¬ nac te poprawe zaleznosci od energii, przez za¬ stosowanie dodatkowego pochlaniacza dla tego zakresu energii, w którym czulosc pomiaru dawki wedlug krzywej 1, wzrasta w miare zmniejszania sie energii. Kompensacja uzyska¬ na za pomoca pochlaniacza jest jednak niezu¬ pelna, przynajmniej przy zastosowaniu prostych ukladów pochlaniacza co w rezultacie prowa¬ dzi szczególnie przy detektorach cylindrycz- — 3 —nych i niewielkich kwantach energii do znacz¬ nej zaleznosci czulosci pomiaru dawki od kie¬ runku, z jakiego pada to promieniowanie.Krzywa 2 przedstawia zaleznosc od czulosci pomiaru dawki dla standartowej komory jo¬ nizacyjnej. Ze wzgledu na wytrzymalosc me¬ chaniczna oraz z powodu zmniejszenia czulos¬ ci wystepujacej w zakresie duzej ilosci kwan¬ tów energii w przypadku zastosowania zbyt cienkich scian, nie mozna jednak stosowac scian o dowolnej malej grubosci, bo przy uwzglednie¬ niu absorpcji pierwotnej powoduje to, ze krzy¬ wa 2 przechodzi w krzywa 3 dla detektora równowaznego powietrzu i posiadajacego te sama grubosc sciany. Spadek czulosci w miare zmniejszajacej sie energii zaznacza sie tym silniej, im wieksza jest masa na jednostke po¬ wierzchni sciany (mg/cm* lub g/cm2) i im wie¬ ksza jest liczba porzadkowa materialu sciany w okresowym ukladzie elementów.Krzywa 4 przedstawia zaleznosc od energii komory jonizacyjnej o scianie o wlasnosciach ponizej równowaznosci powietrzu (liczba po¬ rzadkowa materialu sciany Zw mniejsza od liczby porzadkowej powietrza Zl, Zw napelnionej osrodkiem o wlasnosciach powyzej równowaznosci powietrzu (liczba porzadkowa wypelniajacej pary Zf jest wieksza od Zl, Zf Zl) przy pominieciu absorbcji powietrznej w scianie. Ze wzgledu, ze Zw < Zl, to mniej¬ szym wartosciom energii odpowiadaja maleja¬ ce w niewielkim stopniu wartosci czulosci a dla dostatecznie malych energii nastepuje to, ze Zf Zl i ponowny wzrost czulosci. Ten wzrost czulosci jest kompensowany przez pier¬ wotna absorpcje promieniowania w scianie ko¬ mory, jak to przedstawia krzywa 5.Porównanie krzywych 3 i 5 uwidacznia, ze ta kombinacja pozwala dokonywac pomiaru az do zakresu niskich energii przy mniejszym ble¬ dzie odnosnie energii, niz przy kombinacji scia¬ ny i napelniajacego* osrodka o wlasnosciach równowaznych powietrzu.Krzywa 6 uwidacznia dzialanie cienkiej war¬ stwy aluminium, miedzi lub niklu o ciezarze 0,05 1 mg/cm2, naniesionej na wewnetrzna sciane detektora, co powoduje polepszenie nie¬ zaleznosci od energii o malej ilosci kwantów.Dzialanie to polega na tym, ze przy niezbyt wysokim cisnieniu wypelniajacym osrodek rze¬ du 100.... 300 torów i przy niezbyt duzych wy¬ miarach komory, udzial jonizacji wywolanej przez elektrony wtórne ze sciany, na sku¬ tek bombardowania czastek pochodzacych od wypelniajacego gazu, przy bardzo malych kwantów energii nie jest do pominiecia, przy czym udzial pochodzacy od sciany wzrasta gwaltownie ze wzrastajaca liczba porzadkowa warstwy wytwarzajacej wtórne elektrony. Po¬ niewaz zadana poprawa czulosci wystepuje tyl¬ ko w zakresie bardzo malych energii, wiec dlatego warstwa wytwarzajaca elektrody musi byc bardzo cienka.Wedlug fig. 2 kulista komora 7 jest wyko¬ nana ze szkla zawierajacego lit, beryl oraz sole kwasów borowych. Grubosc sciany wynosi 0,3 do 0,6 mm. Grubosc sciany wplywa na po¬ lozenie maksimum krzywych zaleznosci od energii 5 i 6, przedstawionych na fig. 1. Do¬ godna grubosc sciany zalezy od rodzaju i cis¬ nienia wypelniajacego gazu oraz od srednicy kuli 7. Kula 7 posiada cylindryczna szyje 8, wykonana ze znanego, topliwego szkla, przy czym szyja ta w wykonaniu przedstawionym na fig. 2 posiada centryczne, glebokie wkles¬ niecia. Doprowadzenie napiecia anodowego do elektrody zbiorczej, posiadajacej ksztalt malej kuli 10 umieszczonej koncentrycznie w srodku kuli 7, lub w ksztalcie petli 11 (fig. 3) z cien¬ kiego drutu wolframowego, dokonane jest po¬ przez drut przylaczeniowy 12, który jest zato¬ piony szczelnie w cylindryczna szyje 8. Anoda 11 sluzaca jako elektroda zbiorcza, moze sie skladac z kilku petli. Jako katode stosuje sie przewodzaca warstwe grafitu 13 nac scianie zewnetrznej lub bardzo cienka warstwe 14 (fig. 3) aluminium, niklu lub miedzi na wewnetrz¬ nej scianie kuli 7. W urzadzeniu wedlug wy¬ nalazku warstwa 14 sluzy jednoczesnie do zwie¬ kszenia czulosci pomiaru dawki w zakresie kwantów o niewielkiej energii. Mozna rów¬ niez naniesc jednoczesnie metaliczna warstwe 14, jak i warstwe 13, przy czym warstwa 13 sluzy jako katoda.Mechaniczna ochrona detektora w postaci kuli 7 po naniesieniu warstwy katodowej 13, stanowi powloka z lakieru lub sztucznego two¬ rzywa. Szyja 8 posiada okladziny 15 i 16 prze¬ wodzace elektrycznosc, wykonane w ksztalcie pierscieni polaczonych ze soba elektrycznie przez jeden lub kilka metalicznych wtopów 17.Okladziny 15 i 16 sluza jednoczesnie jako pier¬ scienie ochronne zapobiegajace bezposrednie¬ mu przedostawaniu sie ladunku wzglednie pra¬ du przez powierzchnie szkla, z katody 13 wzgle¬ dnie 14 do anody (elektrody zbiorczej 12).Pomocnicze srodki elektronowe sluzace do pomiaru mocy dawki, na przyklad za pomoca pomiaru spadku napiecia na wysokoomowej opornosci polaczonej z elektroda zbiorcza lub*dla pomiaru dawki, np. za pomoca okreslenia napiecia ladowania kondensatora polaczonego z elektroda zbiorcza, sa powszechnie znane i •dlatego nie wymagaja blizszych wyjasnien.Komory jonizacyjne ze wzmocnieniem gazo¬ wym wedlug wynalazku, moga byc uzywane zarówno do pomiarów dawki jak i mocy daw¬ ki równiez dla promieniowania beta. W tym celu grubosc sciany nalezy przynajmniej pew¬ na czesc powierzchni kuli 7 (fig. 2, 3), winna byc bardzo cienka. W pewnych warunkach, wydaje sie ze wykonanie detektora do pomia¬ rów promieniowania beta jest proste, gdyz jest on zabudowany wedlug znanych ksztaltgw cy¬ lindrycznych liczników jonizacyjnych z oknami.Anode sluzaca w tym wypadku jako elektro¬ de zbiorcza, nalezy chronic za pomoca jedne¬ go lub kilku pierscieni ochronnych przed wy¬ sokim potencjalem. Jezeli cylindryczna kulka znanego jonizacyjnego licznika cylindrycznego posiadajacego okna, zostanie wykonana z opi¬ sanego szkla o wlasnosciach ponizej wlasnos¬ ci równowaznych powietrzu, a taki detektor zostanie napelniony para lub mieszanina pary i gazu o wlasnosciach równowaznych powie¬ trzu lub nieco powyzej wlasnosci równowaz¬ nych powietrzu, to za pomoca pomiaru nate¬ zenia pradu wzmocnionego gazowo pradami jo¬ nizacyjnymi lub przez pomiar plynacych na elektrode zbiorcza jonów jako nosicieli ladun¬ ku, mozna ustalic moc dawki wzglednie dawke w m. rad/godz. wzglednie w m.rad., dla pro¬ mieniowania rentgenowskiego, gamma i beta.Jezeli napiecie pracy bedzie tak wysokie, ze detektor pracuje w zakresie pracy liczników Geigera — Mullera, to wiadomo, ze mierzona gestosc impulsów bedzie stanowila miare ilos¬ ci kwantów lub czastek beta padajacych na de¬ tektor w odniesieniu do jednego cm2/sek. PL