Ionisaatiokammio

Ionisaatiokammio on geigermittarin ja verrannollisuuslaskurin ohella yksi kaasutäytteisistä hiukkasilmaisintyypeistä ja sen toiminta perustuu kammion sisältävän kaasun ionisaatioon.[1]

Yksinkertainen ionisaatiokammio. Penetroiva säteily ionisoi kaasumolekyylejä, jolloin elektronit ja ionit siirtyvät elektrodeille aiheuttaen signaalin.

Rakenne ja toimintaperiaateMuokkaa

Ionisaatiokammio on muodoltaan tavallisesti joko sylinterimäinen tai suorakulmainen, joka on täytetty kaasulla.[2] Sylinterinmallisessa ilmaisimessa seinämä on katodi ja keskellä on anodilanka. Anodin ja katodin välille on synnytetty oikeansuuruinen jännite, jotta ilmaisin toimii halutulla tavalla. Jännitteen on oltava riittävän suuri ja toisaalta jännite ei saa olla liian suuri. Pienillä keräysjännitteen arvoilla osa syntyneistä positiivisista ja negatiivisista ioneista ehtii yhtyä uudelleen neutraaleiksi atomeiksi eli rekombinoitua ennen saapumista elektrodeille. Keräysjännitteen pitää olla tarpeeksi suuri, niin että käytännöllisesti katsoen kaikki varaukset saadaan kerättyä ennen rekombinaatiota. Keräysjännitteen nostaminen lisää ionien ja erityisesti elektronien energiaa tarpeeksi, ne alkavat aiheuttaa lisää ionisaatiota törmäillessään kaasumolekyyleihin. Syntyneet uudet elektronit kiihtyvät myös sähkökentässä ja lisäävät edelleen ionisaatiota. Seurauksena on elektronivyöry, joka loppuu vasta, kun kaikki vapaat elektronit ovat kulkeutuneet anodille.[3]

Kun säteily läpäisee ilmaisinkammion, se irrottaa kaasumolekyyleistä elektroneita. Ionit pyrkivät siirtymään katodille ja elektronit anodille.[4] Toisin kuin geigermittarissa tai verrannollisuuslaskurissa, ionisaatiokammiossa ei synny elektronivyöryjä. Syntynyt signaalivirta on verrannollinen ilmaisimen läpäisseen säteilyhiukkasen energian suuruudelle. Tämän vuoksi ilmaisimella on mahdollista erottaa suuri- ja matalaenergiaiset hiukkaset,[5] toisin kuin geigermittarilla.

Ionisaatiokammion huono puoli on se, ettei ilmaisin kykene erottamaan samaan aikaan saapuneita hiukkasia. Ionisaatiokammiolla on myös heikko aikaresoluutio, sillä se ei pysty havaitsemaan kahta perättäistä hiukkasta, jos ne saapuvat alle millisekuntien aikavälillä.[5]

LähteetMuokkaa

  1. Prakash: An Introduction to Med. Biophysics, s. 162. Jaypee Brothers Publishers, 1998. ISBN 9788171795932. (englanniksi)
  2. Gopal B. Saha: Physics and Radiobiology of Nuclear Medicine, s. 81. Springer, 2012. ISBN 9781461440116. (englanniksi)
  3. Seppo Klemola: Säteilyn ilmaisimet 2002. Säteilyturvakeskus. Viitattu 09.08.2021.
  4. Holger Pettersson & David J. Allison: The Encyclopaedia of Medical Imaging, s. 218. Nide 3,Osa 1. Taylor & Francis, 1998. ISBN 9781901865134.
  5. a b Sharma: Atomic And Nuclear Physics, s. 258-259. Pearson Education India, 2008. ISBN 9788131719244. (englanniksi)

Aiheesta muuallaMuokkaa