Проточная ионизационная камера для измерения интенсивности излучения источников вакуумного ультрафиолета
УДК 53.06
ПРОТОЧНАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТА
© 2012 г. В. Л. Будович*; Б. Р. Мещеров**; Е. Б. Полотнюк*
** Бюро аналитического приборостроения “Хромдет-Экология”, Москва
** Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Москва
** Е-mail: demo@safeair.ru
Описано устройство для измерения интенсивности излучения источников вакуумного ультрафиолетового излучения, представляющее собой проточную ионизационную камеру, работающую в режиме полного поглощения излучения при атмосферном давлении. Описаны примеры использования этой камеры для измерения интенсивности излучения отпаянных фотоионизационных ламп. Главным достоинством устройства является то, что оно не требует периодической калибровки и сложного метрологического обеспечения.
Ключевые слова: вакуумное ультрафиолетовое излучение, интенсивность излучения, проточная ионизационная камера.
Коды OCIS: 120.3930
Поступила в редакцию 31.10.2011
На протяжении многих лет получение надежных данных об интенсивности источников вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения остается актуальной задачей. В настоящее время это связано с широким применением ламп вакуумного ультрафиолета (ВУФ-ламп) в аналитическом приборостроении [1–4]. Для таких ламп наряду с абсолютной величиной потока квантов ВУФ-диапазона не меньшее значение имеют такие характеристики источника, как долговременная и кратковременная стабильность излучения. Между тем, практически у всех приборов, предназначенных для контроля перечисленных параметров, чувствительность меняется во времени [5], что требует их постоянной калибровки. Причина этого заключается в чрезвычайно сильном поглощении фотонов с энергией порядка 10 эВ. Критически важными факторами являются пропускание оптических элементов, появление на их поверхностях неконтролируемых загрязнений, изменение состава остаточных и примесных газов во внутренних объемах исследовательских установок и т. д. В данной статье описан способ измерения интенсивности ВУФ-излучения, который обеспечивает постоянную чувствительность прибора и легко реализуется на практике.
Метод основан на использовании проточной ионизационной камеры полного поглощения.
Ранее с целью регистрации потока фотонов в ВУФ-области спектра применялись, главным образом, камеры, представляющие собой откачиваемый (отпаянный) объем, заполняемый ионизуемым ВУФ-излучением веществом, находящимся при давлении ниже атмосферного [6, 7]. В качестве такого вещества использовали оксид азота или другие соединения, для которых известен квантовый выход ионизации. В отпаянную камеру излучение вводится через окно, выполненное из прозрачного в ВУФобласти материала. Это обстоятельство вносит неопределенность в результат измерений изза поглощения излучения материалом окна, а также загрязнениями на его поверхности. Кроме того, выделение газов из штенгеля при отпайке изменяет состав газа, заполняющего камеру, что может являться источником неподдающейся оценке систематической погрешности. Последнее затруднение, впрочем, было преодолено в работе [8] путем использования проточной камеры, работающей при пониженном давлении.
В данной работе описывается ионизационная камера, лишенная перечисленных выше недостатков, что достигается применением камеры проточного типа, через которую протекает парогазовая смесь, находящаяся при атмосферном давлении. Смесь состоит из паров рабочего вещества (летучего органического или
92 “Оптический журнал”, 79, 8, 2012
неорганического соединения) и газа-разбавителя, прозрачного для ВУФ-излучения, например, азота. В таких условиях, если ограничиться проведением измерений только с отпаянными источниками излучения, можно отказаться от использования окна, что и было сделано.
При выборе рабочего вещества следует исходить из наличия для него достоверных данных о величине квантового выхода ионизации. Важно также, чтобы парогазовая смесь была устойчива и могла храниться в течение длительного времени в доступном виде. Она может приготавливаться в баллонах под давлением, что делает удобным ее дальнейшее использование. Диапазон рабочих параметров ионизационной камеры задается условием полного поглощения ВУФ-излучения: exp(–nl)
ПРОТОЧНАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТА
© 2012 г. В. Л. Будович*; Б. Р. Мещеров**; Е. Б. Полотнюк*
** Бюро аналитического приборостроения “Хромдет-Экология”, Москва
** Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Москва
** Е-mail: demo@safeair.ru
Описано устройство для измерения интенсивности излучения источников вакуумного ультрафиолетового излучения, представляющее собой проточную ионизационную камеру, работающую в режиме полного поглощения излучения при атмосферном давлении. Описаны примеры использования этой камеры для измерения интенсивности излучения отпаянных фотоионизационных ламп. Главным достоинством устройства является то, что оно не требует периодической калибровки и сложного метрологического обеспечения.
Ключевые слова: вакуумное ультрафиолетовое излучение, интенсивность излучения, проточная ионизационная камера.
Коды OCIS: 120.3930
Поступила в редакцию 31.10.2011
На протяжении многих лет получение надежных данных об интенсивности источников вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения остается актуальной задачей. В настоящее время это связано с широким применением ламп вакуумного ультрафиолета (ВУФ-ламп) в аналитическом приборостроении [1–4]. Для таких ламп наряду с абсолютной величиной потока квантов ВУФ-диапазона не меньшее значение имеют такие характеристики источника, как долговременная и кратковременная стабильность излучения. Между тем, практически у всех приборов, предназначенных для контроля перечисленных параметров, чувствительность меняется во времени [5], что требует их постоянной калибровки. Причина этого заключается в чрезвычайно сильном поглощении фотонов с энергией порядка 10 эВ. Критически важными факторами являются пропускание оптических элементов, появление на их поверхностях неконтролируемых загрязнений, изменение состава остаточных и примесных газов во внутренних объемах исследовательских установок и т. д. В данной статье описан способ измерения интенсивности ВУФ-излучения, который обеспечивает постоянную чувствительность прибора и легко реализуется на практике.
Метод основан на использовании проточной ионизационной камеры полного поглощения.
Ранее с целью регистрации потока фотонов в ВУФ-области спектра применялись, главным образом, камеры, представляющие собой откачиваемый (отпаянный) объем, заполняемый ионизуемым ВУФ-излучением веществом, находящимся при давлении ниже атмосферного [6, 7]. В качестве такого вещества использовали оксид азота или другие соединения, для которых известен квантовый выход ионизации. В отпаянную камеру излучение вводится через окно, выполненное из прозрачного в ВУФобласти материала. Это обстоятельство вносит неопределенность в результат измерений изза поглощения излучения материалом окна, а также загрязнениями на его поверхности. Кроме того, выделение газов из штенгеля при отпайке изменяет состав газа, заполняющего камеру, что может являться источником неподдающейся оценке систематической погрешности. Последнее затруднение, впрочем, было преодолено в работе [8] путем использования проточной камеры, работающей при пониженном давлении.
В данной работе описывается ионизационная камера, лишенная перечисленных выше недостатков, что достигается применением камеры проточного типа, через которую протекает парогазовая смесь, находящаяся при атмосферном давлении. Смесь состоит из паров рабочего вещества (летучего органического или
92 “Оптический журнал”, 79, 8, 2012
неорганического соединения) и газа-разбавителя, прозрачного для ВУФ-излучения, например, азота. В таких условиях, если ограничиться проведением измерений только с отпаянными источниками излучения, можно отказаться от использования окна, что и было сделано.
При выборе рабочего вещества следует исходить из наличия для него достоверных данных о величине квантового выхода ионизации. Важно также, чтобы парогазовая смесь была устойчива и могла храниться в течение длительного времени в доступном виде. Она может приготавливаться в баллонах под давлением, что делает удобным ее дальнейшее использование. Диапазон рабочих параметров ионизационной камеры задается условием полного поглощения ВУФ-излучения: exp(–nl)