Ионизирующее излучение

7. Ионизационные преобразователи. Принцип действия таких преобразователей основан на преобразовании интенсивности ионизирующего излучения.

20.7. Ионизационные преобразователи .................. 302

ЭЛЕКТРОННЫЕ И ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Исключение составляют фотоэлектрические и ионизационные преобразователи, для работы которых необходимо напряжение питания в несколько сотен или тысяч вольт, однако вследствие очень малого потребления тока необходимая мощность оказывается очень малой (меньше 0,1 вт).

В микрометрах и толщиномерах в качестве основных преобразователей могут быть использованы почти все типы преобразователей (см. ч. 1), естественной входной величиной которых является механическое перемещение. В микрометрах наиболее часто применяются индуктивные, фотоэлектрические и емкостные преобразователи. В толщиномерах получили наибольшее распространение преобразователи, основанные на использовании свойств магнитных цепей, и ионизационные преобразователи. Дело в том, что к толщиномерам, в отличие от микрометров, очень часто предъявляется требование, чтобы толщина объекта (стенкк трубы, корпуса судна, гальванического или красочного покрытия и т. д.) была измерена при доступе только с одной стороны. Поэтому методы построения толщиномеров основываются, например, на изменении тягового усилия постоянного магнита или электромагнита в зависимости от толщины изделия или покрытия (отрывные поиборы) или на изменении сопротивления магнитной цепи в зависимости от толщины измеряемого объекта (индуктивные приборы). В ионизационных толщиномерах исследуемая толщина определяется либо по интенсивности поглощения р, у или рентгеновского излучения (при двустороннем доступе), либо по интенсивности его рассеивания (при одностороннем доступе).

В приборах для измерения уровн я [Л. 14] чаще всего применяются реостатные, индуктивные, емкостные и ионизационные преобразователи. В этом случае используется плавающий на поверхности жидкости поплавок.

ЭЛЕКТРОННЫЕ И ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

7. Ионизационные преобразователи. Принцип действия таких преобразователей основан на преобразовании интенсивности ионизирующего излучения.

20.7. Ионизационные преобразователи .................. 302

Ионизационные преобразователи. Преобразователи основаны на явлении ионизации газа или люминесценции некоторых веществ под действием ионизирующего излучения.

3) радиоактивные ионизационные преобразователи, основанные на использовании ионизационной способности радиоактивных а- и р-излучателей с большим периодом полураспада.

Суммарная скорость кристаллизации зависит от многих параметров: времени, температуры, линейной скорости кристаллизации и скорости образования зародышей, объема незакристаллизовавшегося расплава. Внешние воздействия на процесс кристаллизации различны и в значительной степени определяются их влиянием на такие параметры, как скорость образования зародышей, линейная скорость кристаллизации и др. Экспериментально доказано, что ионизирующее излучение, а также электрическое и магнитное поля способствуют образованию новых центров кристаллизации, соответственно изменяя результаты технологических процессов.

Важно подчеркнуть, что эти свойства переключатели должны сохранять в цифровой системе, состоящей из множества базовых элементов, имеющих технологический разброс параметров, в условиях дестабилизирующих факторов (температура окружающей среды, ионизирующее излучение и т.п.).

Непосредственно ионизирующее излучение состоит из заряженных частиц с кинетической энергией, достаточной для ионизации молекул при столкновении.

Косвенно ионизирующее излучение состоит из у-квантов, или нейтронов, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию заряженных частиц или вызывает ядерные реакции.

Ионизирующие излучения биологически чрезвычайно опасны. Так, облучение человека массой 70 кг у-квантами при поглощенной энергии 315 Дж, а также нейтронами при значительно меньших дозах в 50% случаев приводит к смерти в течение месяца. Никакой другой вид энергии, поглощенный в таком количестве, не сопровождается столь тяжелыми поражениями организма, какие вызывает ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение может оказывать на человека вредное действие через внешнее и внутреннее облучение. Внешнее облучение проявляется при воздействии радиоактивных источников на человека через кожный покров, а внутреннее — через воздух, воду и пищу. Внутреннее облучение намного опаснее внешнего в связи с тем, что ряд изотопов может накапливаться в организме челове-

При загрузке ионитов в фильтры, установленные на спецводоочистках, следует учитывать накопление радионуклидов в слое ионитов и воздействие а-, Р- и частично -у-излучения на катиониты и аниониты. Ионизирующее излучение вызывает постепенное разрушение органических ионитов, что сопровождается потерей обменной емкости, уменьшением массы смолы, а также выносом из ионообменного фильтра органических продуктов.

Несамостоятельным называют электрический разряд в газовой среде, для поддержания которого, кроме электрического поля достаточной напряженности, нужен внешний источник энергии, обеспечивающий начальную ионизацию атомов газа. Внешним источником энергии может быть ионизирующее излучение (космические лучи, радиоактивные излучения и т. п.), термокатод или фотокатод. По плотности тока в разрядном промежутке, величине падения напряжения и характеру свечения газа различают темный, тлеющий, коронный, искровой и дуговой разряды.

В связи с этим различают самостоятельный разряд, для возникновения и поддержания которого не требуется внешних источников эмиссии, и несамостоятельный разряд, для возникновения и поддержания которого кроме электрического поля достаточной напряженности нужен еще внешний источник эмиссии — термокатод, фотокатод, ионизирующее излучение.

Устойчивость к воздействию ex-частиц. Ионизирующее излучение оказывает сильное влияние на работу СБИС памяти динамического типа. Оно создает электронно-дырочные пары, которые, попадая в область запоминающего конденсатора, изменяют его заряд и приводят к потере информации. Например, в структуре на 9.8 электроны, генерируемые в подложке, диффундируя к области /, сильно увеличивают обратный ток р-п перехода, т. е. ток утечки запоминающего конденсатора. В результате напряжение U1 понижается. То же происходит и в структуре на 9.9.

Протоны внутреннего пояса дают экспозиционную дозу на поверхности аппарата 10'°, а за слоем защиты 105 рад/год. Излучение искусственных радиационных поясов Земли характеризуется следующими величинами: Z)~105 Гр (107 рад/год), P~\Q-l-±-lQ~3 А/кг. Максимально возможная годовая доза, обусловленная потоками электронов из искусственных радиационных поясов, может на поверхности аппарата составлять 106—107 Дж/кг (108—109 рад), а с учетом корпуса аппарата—103—104 Дж/кг (105— 108 рад). Таким образом, радиационная обстановка на борту околоземных космических объектов определяется в основном протонами внутреннего радиационного пояса и электронами искусственных радиационных поясов Земли. Рассмотрим основные эффекты, обусловливающие влияние радиации на электрофизические свойства полупроводниковых материалов. Под действием ИИ в кристаллической решетке полупроводников возникают различного рода дефекты, которые приводят к образованию энергетических уровней в запрещенной зоне. Ионизирующее излучение вызывает изменение таких электрофизических характеристик материала, как подвижность ц, время жизни носителей заряда т, концентрация электронов, диффузионная длина, что отражается на характеристиках приборов. Образование «глубоких» энергетических уровней в запрещенной зоне вызывает увеличение скорости объемной рекомбинации (§ 1.6), т.е. уменьшение времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводнике.