β放射性電離規靈敏度衰減特性分析
介紹了一種采用3H 作為放射源的β 放射性電離規靈敏度衰減特性分析工作，通過(guò)對放射性電離規靈敏度衰減特性的理論分析和實(shí)際測量，得到放射性電離規長(cháng)時(shí)間貯存和使用后會(huì )導致測量靈敏度顯著(zhù)下降、線(xiàn)性壓力測量范圍降低的結論。因此，放射性電離規經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用或貯存后必須進(jìn)行校準。
β 放射性電離規（以下簡(jiǎn)稱(chēng)β 規）是采用β 放射線(xiàn)產(chǎn)生的電子對被測環(huán)境內氣體分子進(jìn)行電離，通過(guò)測量離子流實(shí)現壓力測量的真空規。該規沒(méi)有熱燈絲和任何加熱源, 所采用的放射源具有能量低、易屏蔽等特點(diǎn)，適用于危險環(huán)境的氣體壓力檢測，在火箭共底氫、氧環(huán)境的壓力測量中得到應用。在20 多年火箭的歷次發(fā)射中，為火箭共底工作狀態(tài)提供可靠的壓力數據，確保安全發(fā)射。
放射源半衰期直接決定了放射性電離規的使用壽命。隨著(zhù)放射性電離規使用和存放時(shí)間的增長(cháng)，放射源產(chǎn)生的電子密度越來(lái)越小，從而導致電離規靈敏度逐漸下降。當規的靈敏度下降到小于設計數值時(shí)，規的壽命結束而停止使用。此外，在放射性電離規使用過(guò)程中，因規電極及其引線(xiàn)氧化，改變了內部的電場(chǎng)分部，也會(huì )導致放射性電離規靈敏度下降。本文通過(guò)理論分析和試驗測量對β 放射性電離規的靈敏度衰減特性進(jìn)行了分析，提供規正確使用和存放的技術(shù)途徑。
1、放射性電離規結構及工作原理
β 規結構見(jiàn)圖1，包括：陽(yáng)極、放射源、離子收集極和殼體等。陽(yáng)極為筒形結構，陽(yáng)極加直流電壓。放射源選用3H 源，被焊接在陽(yáng)極筒內壁上，和陽(yáng)極同電位。陽(yáng)極筒中心為離子收集極，處于“虛地”電位。3H 作為放射源，發(fā)射的β 線(xiàn)為電子線(xiàn)，最大電子能量為18 keV，半衰期為12.5 a。β 線(xiàn)的穿透性很低，屬于V 級放射源，產(chǎn)生放射性同位素強度較弱，對人體為安全劑量，因而得到廣泛的應用。
β 規工作時(shí)，3H 放射源產(chǎn)生的β 粒子對被測環(huán)境內氣體分子進(jìn)行電離，在陽(yáng)極上施加的直流電壓使得收集極和陽(yáng)極間形成一個(gè)電場(chǎng)空間，離子在電場(chǎng)作用下被收集極收集而形成一定強度的離子流電信號。信號被測量電路的放大器放大，并經(jīng)過(guò)一定的數據處理后轉變?yōu)殡妷盒盘�，最終送到顯示單元。在一定壓力范圍內，電壓變化的信號值和壓力變化成線(xiàn)性，從而實(shí)現壓力測量。
1.陽(yáng)極 2.放射源 3.離子收集極 4.陽(yáng)極電源 5.顯示單元 6.離子流測量放大器
圖1 β 規結構示意圖
2、放射性電離規靈敏度衰減理論分析
4、結論
試驗結果表明，經(jīng)過(guò)6 年的貯存和使用，被測β 規的靈敏度系數衰減值在29%~48%范圍。其中，在(10~500) Pa 壓力測量范圍內，衰減系數為30%，在0.5 Pa 時(shí)衰減系數達到48%。利用公式（7）理論計算獲得，經(jīng)過(guò)6 年貯存和使用，β規的靈敏度理論衰減系數應為28%，和實(shí)際測量值比較接近。因此，可以認為，β 規靈敏度衰減主要來(lái)自是放射源強度衰減，其規律符合衰變定律。但總體來(lái)說(shuō)，在壓力測量范圍內，靈敏度衰減系數要比理論計算值略大，這說(shuō)明引起β 規靈敏度下降的因素除了放射源外，還與規的結構有關(guān)。隨著(zhù)β 規貯存和使用時(shí)間的增長(cháng)，β 規靈敏度有下降的趨勢，線(xiàn)性壓力測量范圍變小。因此，每過(guò)一段時(shí)間需要對β 規進(jìn)行校準，長(cháng)時(shí)間貯存和使用后，β 規壓力測量性能明顯下降，無(wú)法正常使用。
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