Файл: Рождественская Т.Б. Аппаратура для точного измерения больших сопротивлений, малых постоянных токов и методы ее поверки.pdf

6) погрешность воспроизведения значения выходного тока меры в указанном диапазоне не должна превышать ± 0 , 5 % ;

7)камеры должны иметь электростатический экран для защиты от внешних полей;

8)расстояние между электродами камеры должно соот­ ветствовать длине пробега частиц выбранного изотопа в'воз­ духе.

Часть перечисленных требований (пп. 7, 8) обеспечивает­ ся соответствующим конструктивным решением, а выполне­

разно иметь как набор мер, каждая из которых обеспечивает одно фиксированное значение выходного тока, так и регули­ руемые меры, в которых осуществлялись бы и дискретная, и плавная регулировки выходного тока [7]. Остановимся внача­ ле на мерах с фиксированным значением. В качестве радио­ активных веществ в них могут быть использованы плуто- ний-239, углерод-14, америций-241.

В пользу применения плутония-239 говорят следующие по­ ложения:

период полураспада плутония составляет 24400 лет, сле­ довательно, в течение срока службы меры уменьшение коли­ чества радиоактивного вещества не должно сказаться на ра­ боте меры;

плутоний излучает наиболее однородный по своим энерги­

в воздухе составляет приблизительно 4 см; кроме того, излу­ чение полностью поглощается тонким экраном;

а-излучатели из плутония-239 обладают высокой стабиль­ ностью своих характеристик [18].

К недостаткам мер, основанных на использовании плуто­ ния-239, относится необходимость применения сравнительно больших напряжений, прикладываемых к одному из электро­ дов для достижения режима насыщения.

Известно, что режим насыщения ионизационных камер может быть достигнут при различных напряжениях на высо­ ковольтном электроде и различных расстояниях между элект­ родами. При этом кривая начального участка вольт-амперной

109

характеристики имеет больший или меньший угол наклона относительно оси X. При использовании ионизационной ка­ меры только в режиме насыщения желательно достигать по­

оси X. Использование же начального участка вольт-амперной характеристики приводит к необходимости иметь малый угол

Учитывая сказанное выше, рассмотрим конструкцию ка­ меры, представляющую собой плоскопараллельный конден­ сатор с электродами в виде дисков, разнесенных на расстоя­ ние 4 см. Подобная конструкция позволяет получить линей­ ный начальный участок вольт-амперной характеристики в до­ статочно большом диапазоне, удобном для эксплуатации (до 40 В), а режим насыщения — при напряжении 550—600 В (рис. 41).

Поперечный разрез камеры изображен на рис. 42.

В наиболее ответственных местах в качестве изоляцион­ ного материала может быть использован полированный ян­ тарь. Описываемая мера имеет одно фиксированное значение выходного тока, равное 0,799-Ю- 1 0 А. Внутреннее сопротив­ ление ее составляет величину порядка 2-101 4 Ом. В области линейного участка характеристики мера тока имеет внутрен­ нее сопротивление порядка 101 2 Ом и значение выходного то­ ка 5 - Ю - 1 2 А или менее (в зависимости от приложенного к высоковольтному электроду напряжения) до 5- Ю - 1 1 А. В этой области определяющей будет стабильность поддержания на­ пряжения на высоковольтном электроде. При использовании трехступенчатого параметрического стабилизатора напряже­ ния на диодах Зеннера можно обеспечить погрешность поддер­ жания фиксированных напряжений не более ± 0 , 0 1 % .

К факторам, обусловливающим систематическую погреш­ ность меры, относятся:

плутония-239 это время составляет 24400 лет) ;

ПО

фон, создаваемый дополнительными частицами вследствие загрязнения материалов и космического излучения (0,05%) (78].

Следует отметить, что погрешность, обусловленная ста­ тическими флюктуациями излучаемых частиц, составляет значительную часть общей погрешности. Для того чтобы сгла-

Рнс. 41. Вольт-амперная характеристика меры с фиксированным выходным то­ ком, выполненной иа основе иониза­ ционной камеры

Рис. 42. Поперечный разрез меры с фиксирован­ ным выходным током, выполненной на основе ионизационной камеры:

/, 2, 5 — п о л и р о в а н н ы й я н т а р ь ; 3 — э л е к т р о д - к о л л е к т о р ;

дить флюктуации, параллельно выходу меры подключается емкость, значение которой выбирается из оптимальных сооб­ ражений. При этом надо учитывать два фактора: с одной сто­ роны, — уменьшение флюктуации выходного тока, с другой стороны, — увеличение постоянной времени выходной цепи меры, а следовательно, увеличение времени измерения. По­ грешность из-за флюктуации, указанная в табл. 14, получена

111

Т а б л и ц а 14

при использовании полистиролового конденсатора типа ПО номинальным значением 4700 пФ.

Учитывая приведенные выше погрешности и погрешность аттестации меры, можно сказать, что значение выходного то­ ка последней воспроизводится с погрешностью, не превышаю­ щей ± 0 , 5 % .

Рис. 43. График наблюдения за стабильностью выходного тока меры на основе ионизационной камеры

На рис. 43 представлен график наблюдения за описанной мерой. Из рисунка видно, что резкое изменение выходного то­ ка произошло в первый период (2—3 месяца) после изготов-

112

ления. В дальнейшем изменение значения тока не превыша­ ло указанной выше погрешности воспроизведения.

Описанный вариант меры воспроизводит некоторые фик­ сированные токи. Однако можно создать меру, в которой зна­ чение выходного тока регулировалось бы путем диафрагми­ рования пучка излучаемых частиц. Поперечный разрез меры, такого вида представлен на рис. 44.

Рис 44. Поперечный разрез меры с дискретной регули­ ровкой выходного тока, выполненной на основе иониза­ ционной камеры:

/ — в ы с о к о в о л ь т н ы й э л е к т р о д ; 2 — д и а ф р а г м а ; 3 — э л е к т р о д -

ко л л е к т о р

Вобоих приведенных вариантах мер тока металлический корпус служит одновременно электростатическим экраном, являющимся защитой от внешних помех, особенно ощутимых при измерении малых токов и больших сопротивлений.

выходного тока в несколько десятков раз. Однако такой спо­ соб имеет существенные недостатки:

невозможно осуществить плавную регулировку; в момент перемещения диафрагм изменяются усилия, при­

ложенные к изоляторам, что приводит к генерированию пара­ зитных токов изоляторов, которые ограничивают диапазон и точность воспроизведения выходного тока;

трудно осуществить герметизацию меры; не всегда возможен доступ к мере, особенно, если она яв­