Ионизационные преобразователи

Преобразователи основаны на явлении ионизации газа или люминесценции некоторых веществ под действием ионизирующего излучения. Если камеру, содержащую газ, подвергнуть облучению, например, b-лучами, то между электродами, включенными в электрическую цепь (рис. 4.1.19), потечет ток. Этот ток зависит от приложенного к электродам напряжения, от плотности и состава газовой среды, размера камеры и электродов, свойств и интенсивности ионизирующего излучения и т.д. Эти зависимости используются для измерения различных неэлектрических величин (плотности и состава газовой среды, геометрических размеров деталей и т.д.). В качестве ионизирующих агентов применяются a-, b- и g-лучи радиоактивных веществ; значительно реже – рентгеновские лучи и нейтронное излучение. Кроме ионизационных камер и счетчиков, в качестве ионизационных преобразователей применяются сцинтилляционные (люминесцентные) счетчики. Принцип действия этих счетчиков основан на возникновении в некоторых веществах – фосфорах (активированные серебром сернистый цинк, сернистый кадмий и др.) – под действием радиоактивных излучений световых вспышек (сцинтилляций), которые в счетчиках регистрируются фотоумножителями. Яркость этих вспышек, а следовательно, и ток фотоумножителя определяются радиоактивным излучением.

Рис. 4.1.22 Термопара (а) и способ включения прибора в цепь термопары (б)

Рис. 4.1.23 Индукционный преобразователь

Рис. 4.1.24 Индукционный преобразователь (тахометр) для измерения частоты вращения

Рис. 4.1.25 Устройство тахометра с вращающимся постоянным магнитом

Выбор типа ионизационного преобразователя зависит в значительной мере от ионизирующего излучения.

На рис. 4.1.20 в качестве примера показано устройство ионизационного мембранного манометра, где 1 - a- или b-излучатель; 2 – мембрана; 3 – неподвижный электрод, изолированный от мембраны. Между электродами 2 и 3 приложена разность потенциалов, достаточная для достижения тока насыщения. При изменении давления р мембрана прогибается, изменяя расстояние между электродами и значение ионизационного тока.

Для регистрации отдельных частиц, а также измерения небольших g-излучений широко применяются газоразрядные счетчики. Устройство газоразрядного счетчика приведено на рис. 4.1.21. Газоразрядный счетчик состоит из металлического цилиндра 1, внутри которого натянута тонкая вольфрамовая проволока 2. Оба эти электрода помещены в стеклянный цилиндр 3. Пространство между электродами заполняется газом при пониженном давлении.

Основное достоинство приборов, использующих ионизирующие излучения, заключается в возможности бесконтактных измерений. Это обстоятельство имеет очень большое значение в ряде случаев, как, например, при измерениях в агрессивных или взрывоопасных средах, а также в средах, находящихся под большим давлением или имеющим высокую температуру.

Основной недостаток этих приборов – необходимость применения биологической защиты при достаточной активности источника излучения.