Principe de base des chambres d’ionisation
La chambre a une cathode et une anode qui sont maintenues à une certaine tension (peut-être 100 – 200 V), et le dispositif est caractérisé par une capacité qui est déterminée par la géométrie des électrodes. Des plaques plates ou des cylindres concentriques peuvent être utilisés dans la construction d’une chambre d’ionisation. La conception de la plaque plate est préférée car elle a un volume actif bien défini et garantit que les ions ne s’accumuleront pas sur les isolateurs et provoqueront une distorsion du champ électrique. Lorsque le rayonnement ionisant pénètre dans le gaz entre les électrodes, un nombre fini de paires d’ ionssont formés. Le comportement des paires d’ions résultantes est affecté par le gradient potentiel du champ électrique dans le gaz et le type et la pression du gaz de remplissage. Sous l’influence du champ électrique, les ions positifs se déplaceront vers l’électrode chargée négativement (cylindre ou plaque externe), et les ions négatifs (électrons) migreront vers l’électrode positive (fil ou plaque centrale). Le champ électrique dans cette région empêche les ions de se recombiner avec les électrons. La collecte de ces ions produira une charge sur les électrodes et une impulsion électrique à travers le circuit de détection. Dans l’air, l’énergie moyenne nécessaire pour produire un ion est d’environ 34 eV, donc un rayonnement de 1 MeV complètement absorbé dans le détecteur produit environ 3 x 10 4 paires d’ions. Cependant, il s’agit d’un petit signal, ce signal peut être considérablement amplifié à l’aide d’une électronique standard. Un courant de 1 micro-ampère se compose d’environ 10 12 électrons par seconde.
La construction de la chambre d’ionisation diffère du compteur proportionnel. La conception à plaque plate est préférée pour les chambres d’ionisation, ou des cylindres concentriques peuvent être utilisés dans la construction pour permettre l’intégration des impulsions produites par le rayonnement incident. Les compteurs proportionnels et les compteurs Geiger utilisent généralement un cylindre et une électrode centrale. Le compteur proportionnel nécessiterait un contrôle si précis du champ électrique entre les électrodes qu’il ne serait pas pratique.
