介紹了一種采用3H 作為放射源的β 放射性電離規(guī)靈敏度衰減特性分析工作，通過(guò)對(duì)放射性電離規(guī)靈敏度衰減特性的理論分析和實(shí)際測(cè)量，得到放射性電離規(guī)長(zhǎng)時(shí)間貯存和使用后會(huì)導(dǎo)致測(cè)量靈敏度顯著下降、線性壓力測(cè)量范圍降低的結(jié)論。因此，放射性電離規(guī)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用或貯存后必須進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　β 放射性電離規(guī)（以下簡(jiǎn)稱β 規(guī)）是采用β 放射線產(chǎn)生的電子對(duì)被測(cè)環(huán)境內(nèi)氣體分子進(jìn)行電離，通過(guò)測(cè)量離子流實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的真空規(guī)。該規(guī)沒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(xiǎn)環(huán)境的氣體壓力檢測(cè)，在火箭共底氫、氧環(huán)境的壓力測(cè)量中得到應(yīng)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(shù)據(jù)，確保安全發(fā)射。

　　放射源半衰期直接決定了放射性電離規(guī)的使用壽命。隨著放射性電離規(guī)使用和存放時(shí)間的增長(zhǎng)，放射源產(chǎn)生的電子密度越來(lái)越小，從而導(dǎo)致電離規(guī)靈敏度逐漸下降。當(dāng)規(guī)的靈敏度下降到小于設(shè)計(jì)數(shù)值時(shí)，規(guī)的壽命結(jié)束而停止使用。此外，在放射性電離規(guī)使用過(guò)程中，因規(guī)電極及其引線氧化，改變了內(nèi)部的電場(chǎng)分部，也會(huì)導(dǎo)致放射性電離規(guī)靈敏度下降。本文通過(guò)理論分析和試驗(yàn)測(cè)量對(duì)β 放射性電離規(guī)的靈敏度衰減特性進(jìn)行了分析，提供規(guī)正確使用和存放的技術(shù)途徑。

1、放射性電離規(guī)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　β 規(guī)結(jié)構(gòu)見圖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(jié)構(gòu)，陽(yáng)極加直流電壓。放射源選用3H 源，被焊接在陽(yáng)極筒內(nèi)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 線為電子線，最大電子能量為18 keV，半衰期為12.5 a。β 線的穿透性很低，屬于V 級(jí)放射源，產(chǎn)生放射性同位素強(qiáng)度較弱，對(duì)人體為安全劑量，因而得到廣泛的應(yīng)用。

　　β 規(guī)工作時(shí)，3H 放射源產(chǎn)生的β 粒子對(duì)被測(cè)環(huán)境內(nèi)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(qiáng)度的離子流電信號(hào)。信號(hào)被測(cè)量電路的放大器放大，并經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，最終送到顯示單元。在一定壓力范圍內(nèi)，電壓變化的信號(hào)值和壓力變化成線性，從而實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)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(cè)量放大器

圖1 β 規(guī)結(jié)構(gòu)示意圖

2、放射性電離規(guī)靈敏度衰減理論分析

4、結(jié)論

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)6 年的貯存和使用，被測(cè)β 規(guī)的靈敏度系數(shù)衰減值在29%~48%范圍。其中，在(10~500) Pa 壓力測(cè)量范圍內(nèi)，衰減系數(shù)為30%，在0.5 Pa 時(shí)衰減系數(shù)達(dá)到48%。利用公式（7）理論計(jì)算獲得，經(jīng)過(guò)6 年貯存和使用，β規(guī)的靈敏度理論衰減系數(shù)應(yīng)為28%，和實(shí)際測(cè)量值比較接近。因此，可以認(rèn)為，β 規(guī)靈敏度衰減主要來(lái)自是放射源強(qiáng)度衰減，其規(guī)律符合衰變定律。但總體來(lái)說(shuō)，在壓力測(cè)量范圍內(nèi)，靈敏度衰減系數(shù)要比理論計(jì)算值略大，這說(shuō)明引起β 規(guī)靈敏度下降的因素除了放射源外，還與規(guī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著β 規(guī)貯存和使用時(shí)間的增長(zhǎng)，β 規(guī)靈敏度有下降的趨勢(shì)，線性壓力測(cè)量范圍變小。因此，每過(guò)一段時(shí)間需要對(duì)β 規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)，長(zhǎng)時(shí)間貯存和使用后，β 規(guī)壓力測(cè)量性能明顯下降，無(wú)法正常使用。

參考文獻(xiàn):

　　[1] 黃文平, 王朋. 熱陰極電離真空計(jì)的設(shè)計(jì)[J]. 電子工程師. 2004, 30(6):4- 5.
　　[2] 王榮宗，孫天輝. 新型JK- β真空計(jì)的設(shè)計(jì)及特性[J]. 真空與低溫. 2000, 6（4）：23- 26.
　　[3] 沈國(guó)土, 胡桂萍, 寧端鵬. 放射性核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模擬[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2006, 19 (1):83- 84.
　　[4] 金革, 牛田野, 范揚(yáng)眉. 放射性核素壽命測(cè)量系統(tǒng)[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2004,24(2):114.
　　[5] 達(dá)道安, 邱家穩(wěn). 真空設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社. 2004:1142- 1144.
　　[6] 李得天. 熱陰極與冷陰極電離規(guī)穩(wěn)定性的比較研究[J]. 真空與低溫. 2002,8(4):201- 202.