двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты)
| Классы МПК: | G01T3/00 Измерение нейтронного излучения H01J47/00 Приборы для определения наличия, интенсивности, плотности и энергии излучения или частиц H01J47/02 ионизационные камеры |
| Автор(ы): | |
| Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт технологии материалов, Чукляев Сергей Васильевич |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1997-03-27 публикация патента:
27.04.1998 |
Использование: в области регистрации нейтронов, в частности для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов. Сущность изобретения: двухсекционная газонаполненная ионизационная камера содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V14 и V25 высотой L1 и L2 соответственно, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами. Второй чувствительный объем V2 заполнен смесью газов или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, до давления P2, выбранного из заранее определенного интервала. При этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема обеспечивает полную компенсацию тока от 
- излучения и не превышает абсолютного значения 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема. Во втором варианте изобретения давление P2 выбирается в пределах другого заранее заданного интервала, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от -излучения, превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания abs / -Umax /. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии электрической связи 9 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты, и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11. Изготовление камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от -излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4 - 8 раз выше по сравнению с камерами КНК - 17 - 1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2 
102 до 1 109 с-1 см-2 на фоне сопутствующего -излучения. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
- излучения и не превышает абсолютного значения номинального напряжения питания первого чувствительного объема. Во втором варианте изобретения давление P2 выбирается в пределах другого заранее заданного интервала, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от -излучения, превышает абсолютное значение номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания abs / -Umax /. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии электрической связи 9 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты, и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11. Изготовление камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от -излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4 - 8 раз выше по сравнению с камерами КНК - 17 - 1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2 102 до 1 109 с-1 см-2 на фоне сопутствующего -излучения. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.
Формула изобретения
1. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективности испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P2 в интервале
a2V1P1/V2<Pa1V1P1/V2 ,
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием -излучения;
1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения в первом чувствительном объеме;2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения во втором чувствительном объеме;e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от
-излучения, не превышает абсолютного значения 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема. 2. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P2 в интервалеa3V1P1/V2<P
a2V1P1/V2,
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием -излучения;1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения в первом чувствительном объеме;2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения во втором чувствительном объеме;e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от
-излучения, превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимально допустимого напряжения питания 
.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технической физике, точнее - к области регистрации нейтронов. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при изготовлении камер для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов. Известно устройство двухсекционной камеры, содержащей две газонаполненные секции, в каждой из которых размещена система электродов, каждая из которых содержит высоковольтный электрод, предназначенный для электрического соединения с внешними источниками напряжений питания, и электрически соединенные сигнальные электроды, предназначенные для соединения с измерителем электрического тока [1]. Недостатком этого устройства является отсутствие связи параметров конструкции секций с характеристиками камер. Известно устройство канала с газонаполненной ионизационной камерой, содержащей заключенные в герметичном корпусе три электрода, образующих два равных чувствительных объема, поверхности электродов в одном из которых покрыты слоем материала, испускающего заряженные частицы под воздействием нейтронов. Другой объем не содержит нейтроночувствительного материала и служит для компенсации тока от фонового-излучения (см. решение от 15.05.96 о выдаче патента РФ по заявке N 95120353 на "Токовый канал для измерения потока нейтронов"). Работа этого устройства основана на регистрации разностного электрического тока, возникающего в цепи сигнальных электродов под воздействием излучения реактора. При создании на электродах секций противоположных по знаку электрических напряжений питания в цепи электрически соединенных сигнальных электродов возникает разностный ток, обусловленный реакцией с нейтронами в первой секции. Компенсация фонового тока в цепи сигнального электрода осуществляется регулировкой потенциала на высоковольтном электроде -чувствительной секции. Недостатком этого устройства является низкая эффективность твердого радиатора, размещенного на поверхностях электродов нейтроночувствительной секции, что обусловливает сравнительно низкую чувствительность к нейтронам. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению являются двухсекционные газонаполненные ионизационные камеры типа КНК, содержащие заключенные в корпусе две герметичные секции и систему электродов, образующую внутри этих секций два герметичных чувствительных объема, один из которых заполнен соответственно 3Не или 10ВF3 - газами, эффективно испускающими энергетичные заряженные частицы в реакции с нейтронами, а второй объем - инертным газом, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, а сигнальные электроды электрически соединены между собой [2]. Недостатком этих устройств является отсутствие связи физических характеристик материалов с характеристиками конструкции, что обусловливает низкий выход годных изделий. Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением Р1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжений питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р2 в интервале
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием -излучения;1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения в первом чувствительном объеме;2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения во втором чувствительном объеме;е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от
-излучения, не превышает абсолютного значения 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема, или в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением Р1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р2 в интервале
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием -излучения;1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения в первом чувствительном объеме;2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием -излучения во втором чувствительном объеме;е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от
-излучения, превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания 
. Предложенное техническое решение удовлетворяет критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень" несмотря на известность некоторых использованных в нем признаков, так как совокупность изложенных признаков, взятая в новой взаимосвязи, позволяет изготавливать скомпенсированные по току от фонового -излучения двухсекционные камеры с увеличенной чувствительностью для каналов контроля потока нейтронов в реакторе за счет установленного соотношения между давлением газов, номинальными напряжениями питания, характеристиками конструкции и используемых в ней материалов. На фиг. 1 изображена электрическая схема двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры; на фиг. 2 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 3 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 4 - вольт-амперные характеристики секций газонаполненной ионизационной камеры, возникающие под воздействием -излучения радиационной установки с источником 60Со; на фиг. 5 - зависимость коэффициента а1 от максимального наклона вольт-амперной характеристики первого чувствительного объема 1 и коэффициентов а2 и a3 от максимального наклона вольт-амперной характеристики второго чувствительного объема 2 при номинальном электрическом напряжении питания 500 В и максимальном допустимом напряжении питания 1000 В; на фиг. 6 - диаграмма для определения граничных отношений давлений газов по физическим характеристикам газов и отношению чувствительных объемов в секциях камеры. В табл. 1 представлены основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; в табл. 2 - молекулярные массы 
i и средние энергии wi образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием -излучения и быстрых электронов; в табл. 3 - значения коэффициентов k для определения отношения давлений газов в секциях с различным составом газов по изображенной на фиг. 6 диаграмме. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (фиг.1) содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 4 и V2 5 высотой L1 и L2 соответственно. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии 9 электрической связи с внешним источником 10 номинального электрического напряжения питания. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11. Электродные системы могут быть изготовлены в аксиальной цилиндрической или плоскопараллельной геометрии электродов в каждой секции. Наиболее перспективна конструкция, в которой первая секция содержит систему из двух электродов, представляющую набор плоских дисков с отверстием в центре, закрепленных параллельно один другому, и заполнена газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, а вторая секция содержит систему из двух аксиальных цилиндрических электродов, заполнена газовой смесью или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, и размещена внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы первой секции. При такой геометрии электродной системы нейтроночувствительный объем в первой секции практически совпадает с объемом, занимаемым нейтроночувствительным газом, что обеспечивает минимальное ослабление нейтронного потока, достигающего нейтроночувствительный объем. Конструкции камер с такой комбинацией геометрий электродных систем в секциях условно обозначим КНК-56М. Электродная система в первой секции может быть закреплена при помощи стержней или стоек. В конструкциях, в которых используют стержни, электродная система 2 может представлять набор из 148 (КНК-56М1) или 244 (КНК-56М2) дисков диаметром около 44 мм и толщиной около 0,4 мм, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки около 0,8 мм (фиг.2). Диски имеют одинаковые отверстия в центре и по четыре отверстия на периферии, два диаметрально противоположных из которых предназначены для прокладки стержней и крепления дисков одного электрода на опорных стержнях 12 этого электрода, а два других отверстия - для прокладки опорных стержней второго электрода. Диски зафиксированы при помощи втулок, нанизанных на опорные стержни и стянутых гайкой 13. Длина втулок подобрана таким образом, что каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, размещен между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7, предназначенного для соединения посредством электрического ввода 8 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10, и между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм. Для большей устойчивости диски электродов могут быть стянуты шинами, продолженными в вырезах на периферии и приваренными к дискам одноименных электродов. Электродная система разделена на четыре части с помощью трех опорных колец 14, в которых закреплены керамические втулки 15 с отверстием для прокладки опорных стержней 12. Высота каждой части L1 = 72,4 мм в КНК-56М1 и L1 = 120,4 мм в КНК-56М2. Стержни изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах одна из стоек каждого электрода электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, изготовленным из спая корундовой керамики с коваром и вваренным в верхний торцевой фланец 16, а одна из стоек сигнального электрода электрически соединена со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в нижний торцевой фланец 17. В конструкции, условно обозначенной КНК-56М3, первая секция может быть собрана из трех частей, установленных одна за другой и сваренных между собой посредством переходных фланцев 18 (фиг.3). Каждая часть содержит систему из двух электродов, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки 0,8 мм. Электроды набраны из 44 и 45 дисков диаметром 44 и толщиной около 0,4 мм, в центре которых изготовлены одинаковые отверстия. Диски каждого из электродов на периферии имеют вырезы для прокладки трех стоек 19, изогнутых в поперечном направлении по форме вырезов в дисках, и выступы, которые при сборке электродной системы заводят в отверстия несущих стоек, загибают и приваривают к последним точечной электросваркой. Отверстия в стойках расположены таким образом, что между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм, а каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, оказывается размещенным между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7. Высота каждой части этой конструкции L1 = 176,4 мм. Стойки изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов из высокоглиноземистой керамики 6 марки ВК100-2, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в переходных фланцах 18 и опорных изоляторах 6 стойки одноименных электродов соседних частей соединены между собой токоведущими проводниками, а одна из стоек каждого электрода верхней части электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец 16. Одна из стоек сигнального электрода нижней части электрически соединена со стандартным электрическим вводом, вваренным в нижний торцевой фланец 17. Размещенная внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы, в опорных кольцах 14 и во фланцах 16, 17, 18 первой секции, вторая секция камеры состоит из заключенных в герметичном цилиндрическом корпусе максимальным внешним диаметром 19,5 мм двух электродов 3, изготовленных из аксиальных цилиндрических труб, закрепленных с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах один из электродов 7 соединен токоведущим проводником со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец секции и предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания 9. Этот электрод называется высоковольтным. Сигнальный электрод, предназначенный для компенсации тока от фонового -излучения в цепи сигнального электрода первой секции, электрически соединен посредством соседних электрических вводов 8, установленных на нижних торцевых фланцах 17, с сигнальным электродом первой секции. За исключением узлов электрических вводов и опорных изоляторов все металлические детали двухсекционной камеры изготовлены из нержавеющей стали аустенитного класса. После сваривания верхних 16 и нижних 17 торцевых фланцев секций между собой обеспечивается крепление второй секции внутри первой и герметизация первой секции. Чувствительный объем 4 (V1) в первой секции определяется объемом полости, ограниченной проекционной плоскостью крайних пластин в каждой части электродной системы на стенки корпуса, заключенными между этими плоскостями внутренней поверхностью стенки корпуса этой секции, внешней поверхностью стенки корпуса второй секции и поверхностью электродной системы (поверхностью дисков, стержней со втулками, стоек). В описанных выше конструкциях КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V1 соответственно равны 356, 594 и 711 см3. Чувствительный объем 5 (V2) во второй секции определяется объемом полости, ограниченной внутренней и внешней цилиндрическими поверхностями аксиальных электродов большего и меньшего диаметров соответственно и поверхностями, образованными на противоположных краях электродной системы вращением линии, проходящей по краям электродов и пересекающей ось электродной системы, вокруг оси электродной системы. Например, при использовании тонкостенных труб диаметром 14 и 5 мм во второй секции конструкций КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V2 соответственно равны 42, 69 и 76 см3. Отношения V1/V2 соответственно равны 8,56; 8,6 и 9,3. После обезгаживания откачку и наполнение секций газами осуществляют через трубки 20, вваренные в нижние торцевые фланцы. Первая секция может быть заполнена до давления Р1 газом или газовой смесью, содержащей ядра, испускающие заряженные частицы в реакции с нейтронами, например, 10BF3(n,
)7Li + 3F или 3He(n,p)3H. Давление и состав газовой смеси выбирают с точки зрения получения требуемой или максимально возможной для конкретной конструкции чувствительности к нейтронам. Другая секция, предназначенная для компенсации тока от -излучения, возникающего при измерении потока нейтронов на фоне сопутствующего -излучения, заполнена до давления Р2 электроположительной смесью газов или газом, например, 4Не, Ar, Kr, Xe и др., не образующими заряженных частиц в реакции с нейтронами, и, следовательно, чувствительна только к -излучению. Основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК приведены в табл.1. Под воздействием нейтронов возникают энергетичные заряженные -частицы в реакции 10BF3(n,)7Li или протоны в реакции 3Не(n,p)3H, которые производят ионизацию газа в чувствительном объеме первой секции. При создании внешним источником питания номинального электрического напряжения +U0 на высоковольтном электроде в цепи сигнального электрода этой секции протекает ионизационный ток. Под воздействием -излучения в материале возникают быстрые вторичные электроны, длина пробега которых значительно превышает расстояние между электродами в каждой из секций описанных выше конструкций. В процессе торможения эти электроны замедляются и образуют в газонаполненных чувствительных объемах секций ионы и термализованные медленные вторичные электроны с максимальной энергией спектра Еe = 50 эВ. При создании внешними источниками 10 на высоковольтных электродах секций электрических напряжений питания +U и -U в чувствительных объемах происходит собирание носителей заряда и возникают ионизационные токи Ii(i = 1,2 соответственно для первой и второй секций камеры), которые достигают насыщения I0i при напряжениях питания +Uнас и -Uнас. Значения +Uнас и -Uнас зависят главным образом от скорости образования и условий собирания носителей заряда в каждом из чувствительных объемов. Когда давление газа в секциях и мощность излучения низки и ионы не влияют на движение медленных вторичных электронов, абсолютные значения +Uнас и -Uнас приближаются к Umin = meEe = 50 В. При противоположных по знаку напряжениях питания +U и -U токи I1 и I2 вычитаются в цепи электрически соединенных сигнальных электродов секций, и на вход регистратора 11 поступает разностный ток. Если предположить, что в описанных выше конструкциях выполняется соотношение Брегга - Грея, и происходит полное собирание носителей заряда,
где е - заряд электрона;
i , Vi - плотность газа и объем i-го чувствительного объема соответственно;fi - отношения средних массовых тормозных способностей быстрых электронов, возникающих под воздействием
-излучения, в материале электродов и в газе i-й секции;wi - средняя энергия образования ионов в газе i-й секции под воздействием
-излучения;P
- мощность дозы, создаваемая внешним -излучением;i - молекулярные массы газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме;NL - постоянная Лошмидта;
Рi - давление газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме. Для газовой смеси значение
i вычисляют по формуле
где pi,
j - парциальное давление и молекулярная масса j-го газа в смеси соответственно; n - количество составляющих газов в смеси. Молекулярные массы i и средние энергии wi образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием -излучения и быстрых электронов приведены в табл. 2. При увеличении напряжения питания выше 
электрический ток в секциях увеличивается, главным образом, ввиду увеличения подвижности носителей заряда, которая возрастает пропорционально напряженности электрического поля, значение Ii выражается формулой
где
- наклон вольт-амперной характеристики в i-ом чувствительном объеме;i - максимальный наклон вольт-амперной характеристики в i-ой секции при полном собирании носителей заряда в чувствительном объеме;
- вольт-амперные характеристики первой и второй секций, в которых I01 = I02 обозначены на фиг. 4 позициями 21 и 22 соответственно. Когда абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U находится в интервале от meEe до 
, верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от -излучения, имеют вид
Вольт-амперные характеристики второй секции, обеспечивающие полную компенсацию фонового тока от
-излучения при граничных напряжениях питания второй секции 
, обозначены на фиг.4 позициями 23 и 24 соответственно. Используя (1) и (2) и принимая I01/I02 = 
P1V1/(V2P2) = 1, из этих условий получаем интервал давления P2 газа во второй секцииa2P1V1/V2 < P2 a1P1V1/V2,где
;
1 - отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием -излучения. По второму варианту, в котором абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема, но не выше абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания 
, верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от -излучения, имеют вид
Вольт-амперная характеристика второй секции, обеспечивающая полную компенсацию фонового тока от
-излучения при граничном напряжении питания 
или напряжении электрической прочности изоляции Uпр, обозначена на фиг. 4 позицией 25. Аналогично, используя (1) и (2) и принимая I01/I02= P1V1/(V2P2) = 1, получаемa3V1P1/V2 < P2 a2V1P1/V2,где
. Обычно для обеспечения определенной степени надежности устанавливают 
. Зависимость a1 от 1 показана позицией 26 на фиг. 5. Значения а2 удобно определять в зависимости от 2 по графикам 27, 28, 29 и 30, построенным при 1 = 310-4, 510-4, 110-3 и 210-3 В-1 соответственно. Здесь же нанесены зависимости а3 от 2 31, 32, 33 и 34, построенные при 1 = 310-4, 510-4, 110-3 и 210-3 В-1 соответственно. В качестве примера на фиг.6 показана диаграмма для определения значений граничных отношений давлений газов P2/P1, при которых достигается полная компенсация тока от фонового -излучения, по отношению чувствительных объемов V1/V2 в секциях камеры. Физические характеристики газов учитываются коэффициентом (множителем) k. Значения k при некоторых комбинациях газов в секциях камеры приведены в табл. 3. На этой диаграмме штрих-пунктирная линия 35 построена в предположении I01 = I02. Линии 36, 37 и 37, 38 заключают между собой значения P2/P1 в конструкции, в которой 1 = 310-4 В-1, 2 = 510-4 В-1, и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового -излучения, находится в интервалах 
соответственно. Здесь же пунктирными линиями нанесены границы интервалов отношения давлений газов, вычисленные для конструкции, в которой 1 = 510-4 В-1, 2 = 310-4 В-1, +U0 = 500 B и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового -излучения, равно meEe 39 и 
. Видно, что более предпочтительны конструкции, в которых 1 < 2, так как в них имеется тенденция к снижению давлений газов в секции, не чувствительной к нейтронам, по сравнению с конструкциями, в которых 1 > 2. Изготовление двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от -излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4-8 раз выше по сравнению с камерами КНК-17-1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2102 до 1109 с-1см-2 на фоне сопутствующего -излучения.
Класс G01T3/00 Измерение нейтронного излучения
Класс H01J47/00 Приборы для определения наличия, интенсивности, плотности и энергии излучения или частиц
Класс H01J47/02 ионизационные камеры
