аспирантка
Postgraduate Student
кандидат фи- зико-математических наук, ведущий научный сотрудник
Ph. D. (Physics and Mathematics), Head of the Laboratory, Institute for Nuclear Problems
кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией
Ph. D. (Physics and Mathematics), Leading Researcher
Исследован перенос зарядов в активном объеме цилиндрической ионизационной камеры деления (ИКД), работающей в токовом режиме. В основу модели положены уравнения непрерывности для ионов и электронов и уравнение Пуассона для электрического поля. Источник для уравнений непрерывности рассчитан с учетом корректного распределения начальной плотности ионизации в активном объеме камеры и разброса фрагментов деления по их заряду, массе и энергии. Найдены распределения плотности ионов, электронов и электрического поля внутри активного объема для двух типов камер – миниатюрных и «больших» с учетом пространственного заряда. Дан правильный алгоритм для расчета начала плато вольтамперной характеристики – минимального напряжения на ИКД для обеспечения стационарной работы камеры. Показано, что часто используемое условие отсутствия электрического поля на аноде E(ra ) = 0 для определения этой величины является некорректным, поскольку приводит к комплексным значениям электрического поля внутри активного объема камеры. Пренебрегая процессами диффузии и рекомбинации ионов, рассчитаны чувствительность и выходной ток камеры при ее работе в стационарном режиме. Расчеты проведены для миниатюрных и «больших» камер. Показано, что часто применяемое на практике использование приближения постоянства плотности генерации пар ионов осколком деления вдоль его трека для «больших» камер приводит к существенным ошибкам в оценке плотностей ионов, электронов и электрических полей внутри ИКД, при этом чувствительности могут отличаться на порядок.
Charge transport in the active volume of the cylindrical ionization fission chamber (FC) in the current mode has been studied. The model is based on the continuity equations for ions and electrons, as well as on Poisson’s equation for the electric field. The source for the continuity equations is calculated taking into account a correct distribution of the initial ionization density in the active volume of the chamber and the charge, mass, and energy dependent distributions of the fission fragments. The distributions of the ion and electron density and electric fields inside the active volume are found for two types of chambers – miniature chambers and “large” chambers with the consideration of the space charge. The correct algorithm for calculation of the beginning of the plateau of the current-voltage characteristic – the minimum voltage on the FC to provide the stationary operation of the chamber is given. It is shown that the often used condition of the electric field absence at the anode E (ra ) = 0 to determine this value is incorrect, since it leads to complex values of the electric field inside the chamber active volume. Neglecting the processes of ion diffusion and recombination, the sensitivity and output current of the chamber in the stationary mode are calculated. Calculations have been carried out for miniature and “large” chambers. It has been shown that the use of the approximation for the generation density of ion pairs by the fission fragment along its track to be constant, often used in practice for “large” chambers, leads to significant errors when estimating the densities of ions, electrons and electric fields inside the FC; at that, the sensitivity may differ by an order of magnitude.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.