Радиоактивные элементы

Ионизирующие излучения, их характеристики и методы измерений 

краткая характеристика ионизирующих излучений

характеристики ионизирующих излучений.  
Единицы измерения

основные способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений

Дозиметрические приборы, правила  их использования.

 

Ионизирующие излучения, их характеристики и методы измерений

Краткая характеристика ионизирующих излучений

 

Ионизирующее  излучение (ИИ) – это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию в этой среде ионов разных знаков. Излучение считается ионизирующим, если оно способно разрывать химические связи молекул. Ионизирующее излучение делят на корпускулярное и фотонное.

Радиоволны, световые волны, тепловая энергия Солнца не относятся  к ионизирующим излучениям, так как  они не вызывают повреждения организма  путем ионизации.

Корпускулярное  – это поток частиц с массой отличной от нуля (электроны, протоны, нейтроны, альфа-частицы).

Фотонное – это электромагнитное излучение, косвенно ионизирующее излучение (гамма излучение, характеристическое излучение, тормозное излучение, рентгеновское излучение, аннигиляционное излучение).

Альфа-излучение – это поток альфа-частиц (ядер атомов гелия), испускаемых при радиоактивном распаде, а также при ядерных реакциях и превращениях. Альфа-частицы обладают сильной ионизирующей способностью и незначительной проникающей способностью. В воздухе они проникают на глубину несколько сантиметров, в биологической ткани – на глубину доли миллиметра, задерживается листом бумаги, тканью одежды. Альфа-излучение особо опасно при попадании его источника внутрь организма с пищей или с вдыхаемым воздухом.

Бета-излучение – это поток электронов или позитронов, испускаемых ядрами радиоактивных элементов при бета-распаде. Их ионизирующая способность меньше, чем у альфа-частиц, но проникающая способность во много раз больше, и составляет десятки сантиметров. В биологической ткани они проникают на глубину до 2 см, одеждой задерживается только частично. Бета-излучение опасно для здоровья человека, как при внешнем, так и при внутреннем облучении.

Протонное излучение – это поток протонов, составляющих основу космического излучения, а также наблюдаемых при ядерных взрывах. Их пробег в воздухе и проникающая способность занимают промежуточное положение между альфа и бета-излучением.

Нейтронное излучение – поток нейтронов, наблюдаемых при ядерных взрывах, особенно нейтронных боеприпасов и работе ядерного реактора. Последствия его воздействия на окружающую среду зависят от начальной энергии нейтрона, которая может меняться в пределах 0,025 –300 МэВ.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение (длина волны 10^–10–10^–14 м), возникающее в некоторых случаях при альфа и бета-распаде, аннигиляции частиц и при возбуждении атомов и их ядер, торможении частиц в электрическом поле. Проникающая способность гамма-излучения значительно больше, чем у вышеперечисленных видов излучений. Глубина распространения гамма-квантов в воздухе может достигать сотен и тысяч метров. Ионизирующая способность (косвенная) значительно меньше, чем у вышеперечисленных видов излучений. Большинство гамма-квантов проходит через биологическую ткань, и только незначительное количество поглощается телом человека.

Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, испускаемое при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Воздействие на окружающую среду такое, как и гамма-излучения.

Характеристическое  излучение – фотонное излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома. Воздействие на биологическую ткань аналогично гамма-излучению.

Аннигиляционное излучение – фотонное излучение, возникающее в результате аннигиляции частицы и античастицы (например, позитрона и электрона). Воздействие на биологическую ткань аналогично гамма-излучению.

Рентгеновское излучение – фотонное излучение (длина волны 10^–-9–10^–-12 м), состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, генерируемого рентгеновскими аппаратами, и возникающее при некоторых ядерных реакциях. В отличие от гамма-излучения оно обладает такими свойствами как отражение и преломление.

Характеристики ионизирующих излучений.  
Единицы измерения

Для установления закономерностей  распространения и поглощения ионизирующих излучений в среде, в том числе  и в биологической ткани, введены  следующие основные характеристики: энергия частиц и гамма-квантов, плотность потока частиц (фотонов), флюенс-частиц (фотонов), поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, керма, экспозиционная доза фотонного излучения, мощность экспозиционной дозы, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы, эффективная доза, полувековая эквивалентная доза, коллективная эквивалентная доза и др.

Рассмотрим только некоторые  характеристики:

Энергия частиц или гамма-квантов – Е выражается в Джоулях или электрон-вольтах (эВ). Величина Джоуль используется в системе СИ, электрон вольт (эВ) – внесистемная единица.   1эВ = 1,6.10^–19Дж   

где: 1эВ – это энергия, которую приобретает электрон, ускоренный разностью потенциалов в 1В.

Плотность потока частиц (гамма-квантов) jj – выражается числом частиц (гамма-квантов), падающих на единицу поверхности в единицу времени. Поверхность расположена нормально к направлению движения частиц. Единица измерения – частица/м² с.

Флюенс частиц (фотонов) характеризует полное число частиц, прошедших через единичную поверхность за все время облучения:

                  Ф = jjt    

Единица измерения флюенса – частица/м².

Исторически получилось так, что сначала  были открыты гамма-лучи. Было замечено, что они имеют свойство ионизировать воздух. Поэтому для характеристики поля было введено понятие экспозиционная доза.

Экспозиционная  доза рентгеновского и гамма-излучения характеризует их способность создавать в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака Q, образованного излучением в некотором объеме воздуха к массе dm в этом объеме:

Х = dQ/dm  

Единица измерения в системе  СИ – Кулон/кг, внесистемная единица  – Рентген.

1 Рентген – это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1см³ сухого воздуха при температуре 0°°С, давлении 1013гПа (760 мм рт. ст.), образуется 2.10⁹ пар ионов, несущих электрический заряд в одну электростатическую единицу количества электричества данного знака. Доза в 1Р накапливается за 1 час на расстоянии 1м от источника радия массой в 1г, т.е. активностью в 1Ки.

Между единицами существует следующая зависимость:  
1Р = 2,58·10^–4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3,876.10³ Р.

Учитывая, что экспозиционная доза накапливается во времени, на практике используется и понятие мощность экспозиционной дозы или уровень  радиации.

Мощность  экспозиционной дозы – отношение приращения экспозиционной дозы dХ за интервал времени dt к этому интервалу:

= dх/dt    

Единицы измерения: в системе  СИ – А/кг; внесистемная единица  – Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д.

После того, как были открыты бета-излучение  и альфа-излучение, стал вопрос оценки этих излучений при взаимодействии с окружающей средой. Экспозиционная доза для оценки оказалась непригодной. Поэтому была предложена, казалось бы, универсальная характеристика –  поглощенная доза.

Поглощенная доза – количество энергии Е, переданное веществу излучением любого вида пересчете на единицу массы m любого вещества:

D = dE/dm, (Дж/кг).  

1Дж/кг = 1Грей. Внесистемная единица – рад (радиационная адсорбционная доза). 1Грей = 100 рад. Можно использовать и дробные значения единиц, например: мГр, мкГр, мрад, мкрад и др.

Доза в органе или биологической  ткани (D_T) – средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела:

D_T = W_Т/m_T   

где W_Т – полная энергия, переданная ионизирующим излучением ткани или органу; m_T – масса органа или ткани; D_T – средняя поглощенная доза в массе ткани dm.

Вредное воздействие ионизирующих излучений на человека зависит не только от полученной дозы, но и от времени, за которое она получена, поэтому  введено понятие мощность поглощенной  дозы.

Мощность  поглощенной дозы – отношение приращения поглощенной дозы dD за время dt:

= Р = dD/dt

Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.

Мощность поглощенной  дозы в ряде случаев можно рассматривать  как величину постоянную или изменяющуюся по экспоненте, т.е.:

Р = соnst или Р = Р_ое ^{– 0,693 t/T}

Замечено, что при облучении  одной и той же энергией биологической  ткани человека, (т.е. при получении  одной и той же дозы), но различными видами лучей последствия для  здоровья будут разными. Например, если при облучении альфа частицами  вероятность заболеть раком очень  высокая, то при облучении бета- частицами  значительно меньше, а при облучении  гамма-лучами еще меньше. Поэтому  для биологической ткани была введена характеристика – эквивалентная  доза.

Эквивалентная доза (Н_Т.R) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения К данного вида излучения R. Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами (дозами, не превышающими 5 предельно-допустимых доз при облучении всего тела человека), т.е. 250 мЗв/год. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами. Доза эквивалентная равна:

Н_T.R = D_T.R • W_R,  

где: D_T.R – поглощенная доза биологической тканью излучением R; W_R – коэффициент качества для отдельных видов излучений R (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцирования биологических эффектов (табл.4).

Формула эквивалентной дозы (Н_Т.R) справедлива для оценки как внешнего, так и внутреннего облучения только отдельных органов и тканей или равномерного облучения всего тела человека. При воздействии различных видов излучений одновременно с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для всех этих видов излучения R:

Н_Т = Σ Н_Т.R

Установлено, что при одной и  той же поглощенной дозе биологический  эффект зависит от вида ионизирующих излучений и плотности по тока излучения.

Единица измерения эквивалентной  дозы в системе СИ: Зиверт (Зв).

Зиверт – единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского и гамма-излучения.

Существует и внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рада), которая постепенно изымается из пользования. 1 Зв = 100 бэр.

 

Таблица

Коэффициенты качества излучения

Вид излучения и диапазон энергии	Коэффициенты  качества WR
Фотоны  всех энергий	1
Электроны всех энергий	1
Альфа-частицы	20
Нейтроны с энергией:
< 10 кэВ	5
от 10 кэВ до 100 кэВ	10
> 100 кэВ до 2 Мэв	20
> 2 МэВ до 20 МэВ	10
> 20 МэВ	5
Протоны с энергией более 2МэВ, кроме  протонов отдачи	5
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые  ядра	20
Примечание. Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутреннего облучения – испускаемому при ядерном превращении.

 

Мощность  эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы dH за время dt:

= dH/dt

Единицы измерения мощности эквивалентной дозы м Зв/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

В случае неравномерного облучения  тела человека формула (20) не может быть использована, так как биологический  эффект может оказаться другим. Поэтому  введена «эффективная доза».

Эффективная доза (Е) – это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облучении всего организма, при которой риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при неравномерном облучении тела человека.

Учет неравномерного облучения  производится с помощью коэффициента радиационного риска (взвешивающий коэффициент), который учитывает  радио чувствительность различных  органов человека:

Е = SSH_iW_Ti,   

где Н_i - эквивалентная доза в данном i-том органе, биологической ткани; W_Ti - взвешивающий коэффициент для тканей и органов, учитывающий чувствительность разных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов радиации в i-м органе; сумма рассматривается по всем тканям т.

Взвешивающий коэффициент  характеризует отношение стохастического  риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения  всего организма при равномерном  облучении всего тела. Риск поражения  всего организма принимают равным 1, т.е. сумма i-х коэффициентов риска равна 1. Рекомендуемые МКРЗ значения W_Ti приведены в таблице 5. Единицы измерения те же, что и эквивалентной дозы.

Таблица

Взвешивающие коэффициенты W_T^*

Ткань или орган	Коэффициент WTI
Половые железы	0,20
Красный костный мозг	0,12
Толстый кишечник	0,12
Легкие	0,12
Желудок	0,12
Мочевой пузырь	0,05
Молочные железы	0,05
Печень	0,05
Пищевод	0,05
Щитовидная железа	0,05
Кожа, клетки костных поверхностей	0,01
Остальные органы	0,05

 

Подчеркнем, что и эквивалентная  и эффективная доза являются величинами, которые предназначены для применения в радиационной безопасности для  оценки вероятности стохастических эффектов.

Отметим, что 1Р соответствует 0,873 рада в воздухе и 1Р соответствует 0,95 рада в биологической ткани.

Полувековая эквивалентная доза. Поглощенная доза при внешнем облучении формируется в то самое время, когда ткань или орган находятся в поле излучения. Однако при внутреннем облучении формирование суммарной поглощенной дозы растягивается во времени, и она накапливается постепенно по мере радиоактивного распада радионуклида и его выведения из организма. Распределение во времени поглощенной дозы зависит от типа радионуклида, его физико-химической формы, характера поступления и ткани, в которой он откладывается. Для учета этого распределения и введено понятие полувековая эквивалентная доза. Она представляет собой временной интеграл мощности эквивалентной дозы в определенной ткани (органе). В качестве предела интегрирования МКРЗ установила 50 лет для взрослых и 70 лет для детей (рис.12).

Полувековая эффективная доза может быть получена, если умножить полувековые эквивалентные дозы в отдельных органах на соответствующие весовые множители W_T и затем их просуммировать.

Коллективная  эквивалентная доза (S_т) в ткани Т применяется для выражения общего облучения конкретной ткани у группы лиц на основе таблицы 5.

Коллективная  эффективная доза (S) относится, в целом, к облученной популяции. Она равна произведению средней эффективной дозы на число лиц в облученной группе. В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной доз не указано время, за которое она получена. Поэтому обычно указывается и время, за которое получена доза для группы лиц. Единицы коллективных доз – чел*Зв и чел*бэр.

 

 

СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ  ЕДИНИЦАМИ СИ И ВНЕСИСТЕМНЫМИ  ЕДИНИЦАМИ

 

Величина и ее символ	Название и обозначение  единиц		Связь между единицами
	Единица Си	Внесистемная единица
Активность (А)	Беккерель (Бк), равный одному распаду  в секунду (расп/с)	Кюри (Ки)	1 Ки = 3,700×1010 Бк;  1 Бк = 1 расп/с;  1 Бк = 1 расп/с = 2,703×10-11 Ки
Поглощенная доза (D)	Грэй (Гр), равный одному джоулю на килограмм (Дж/кг)	Рад (рад)	1 рад=100 эрг/г=1×10-2 Дж/кг=1×10-2 Гр;  1 Гр = 1 Дж/кг  1 Гр = 1 Дж/кг = 104 эрг/г = 100 рад.
Эквивалентная доза (H)	Зиверт (Зв), равный одному грэю на коэффициент качества  [1 Гр/к = 1 (Дж/кг)/к]	Бэр (бэр)	1 бэр = 1 рад/к = 1×10-2 Дж/кг/к =  = 1×10-2 Гр/к = 1×10-2 Зв;  1 Зв = 1 Гр/к = 1 Дж/кг/к = 100 рад/к =  = 100 бэр.
Мощность эквивалентной дозы (Н)	Зиверт в секунду (Зв/с)	Бэр в секунду (бэр/с)	1 бэр/с = 1×10-2 Зв/с;  1 Зв/с = 100 бэр/с
Экспозиционная доза (Х)	Кулон на килограмм (Кл/кг)	Рентген (Р)	1 Р = 2,58×10-4 Кл/кг (точно)  1 Кл/кг = 3,88×103 Р (приблизительно)
Керма (К)	Грей (Гр), равный одному джоулю на килограмм (Дж/кг)	Рад (рад)	1 рад = 100 эрг/г = 1×10-2 Дж/кг =  = 1×10-2 Гр;  1 Гр = 1 Дж/кг;  1 Гр = 1 Дж/кг = 104 эрг/г = 100 рад

 

Основные способы обнаружения  и измерения ионизирующих излучений. Дозимтрия.

Дозиметрия ионизирующих излучений  рассматривает свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие  поле излучения или взаимодействие излучения с веществом, а также  принципы и методы их определения.

Дозиметрия имеет дело с такими физическими величинами, которые  связаны с ожидаемым радиационным эффектом. Эти величины обычно называют дозиметрическими. Установленная связь  между измеряемой физической величиной  и ожидаемым радиационным эффектом – важнейшее свойство дозиметрических  величин. Вне этой связи дозиметрические  измерения теряют смысл.

Первопричиной радиационных эффектов является поглощение энергии ионизирующих излучений облучаемым объектом, и  доза как мера поглощенной энергии  оказывается основной дозиметрической  величиной.

Важнейшая задача дозиметрии – определение  дозы излучения в различных средах и особенно в тканях живого организма. Для этой цели используют различные  расчетные и экспериментальные  методы.

Количественное определение дозы излучения, действующей на живой  организм, необходимо, прежде всего, для  выявления, оценки и предупреждения возможной радиационной опасности  для человека. Если врачи-гигиенисты и радиобиологи должны ответить на вопрос, каковы предельно допустимые с точки зрения биологической  опасности уровни излучения, то дозиметристы должны обеспечить правильное измерение (определение) этих уровней. Развитие дозиметрии первоначально полностью определялось необходимостью защиты человека от вредного воздействия ионизирующих излучений. Вскоре после открытия рентгеновского излучения (1895 г.) было обнаружено его вредное действие на человека, и возникла необходимость в количественной оценке степени радиационной опасности. Для измерения интенсивности рентгеновского излучения начали использовать фотографический эффект, флюоресценцию, тепловой эффект, а также химические методы. В дальнейшем измерение физических величин, характеризующих рентгеновское излучение и его взаимодействие со сферой, выделилось в самостоятельную область – рентгенометрию, являющуюся теперь составной частью дозиметрии ионизирующих излучений. В рентгенометрии определились основные величины, подлежащие измерению, и сформировались почти все методы современной дозиметрии.

С помощью дозиметрических приборов можно осуществлять два основных типа измерений, имеющих важное практические значение. К первому типу относятся  измерения суммарной дозы (или  количества) излучения, полученной в  течение всего периода воздействия  и выраженной в рентгенах. Примерами  индивидуальных дозиметров являются ионные камеры, фотографические плоские  пленочные дозиметры и телескопические  устройства, работающие на принципе свечения фосфата серебра. Ко второму типу относятся измерения интенсивности  излучения, выражаемой в рентгенах (или его долях) в час. К числу  дозиметров, используемых для определения  интенсивности излучения, относятся  ионные камеры, счетчики Гейгера –  Мюллера или сцинтилляционные счетчики, которые комбинируются с соответствующими электронными и электроизмерительными  устройствами. Величина замеренной такими приборами интенсивности излучения  может быть переведена в суммарную  дозу облучения путем умножения  соответствующей средней интенсивности  излучения на общее время облучения.

Важный аспект приложения дозиметрии – охрана окружающей природной среды, неотъемлимым компонентом которой являются радиационные поля и рассеянные радионуклиды естественного и искусственного происхождения. Дозиметрический контроль окружающей среды и связанные с ним прогнозы радиационной обстановки требуют создания оптимизированных доз и систем развития новых методов дозиметрии, решения вопросов, связанных с определением необходимого объема и точности дозиметрической информации.

Раздел дозиметрии – метрология ионизирующих излучений – призван  обеспечить систематизацию измерений  в области ионизирующих излучений  и радиоактивности. Специфика предмета измерения ионизирующих излучений  оказывает влияние на точность дозиметрических  методов. Большинство из них имеют  погрешность, оцениваемую десятками  процентов, что обусловлено не отсутствием  необходимости в повышении точности измерений, а ограниченной возможностью измерительных методов. Усилия должны быть направлены на то, чтобы дать комплексную  оценку эффективности воздействия  ионизирующих излучений на облучаемый объект.

Во многих случаях нет простой  связи между поглощенной энергией излучения и наблюдаемым эффектом. Знание только дозы недостаточно для предсказаний радиационного эффекта, который определяется также пространственным распределением поглощенной энергии по облучаемому объекту, фактором времени, видом и энергией ионизирующих излучений. Эти связи нельзя установить без понимания механизмов радиационных эффектов. Таким образом, дозиметрия смыкается с радиационной физикой.

Поэтому наряду с экспериментальными методами в дозиметрии используют расчетные  методы определения дозиметрических  величин, основанные на законах взаимодействия ионизирующих излучений с веществом.

Понятие дозиметрии 

Дозиметрия - область прикладной физики, в которой изучаются физические величины, характеризующие действие ионизирующих излучении на объекты живой и неживой природы, в частности дозы излучения, а также методы и приборы для измерения этих величин.

Развитие дозиметрии первоначально  определялось необходимостью защиты человека от ионизирующих излучений. Вскоре после  открытия рентгеновских лучей были замечены биологические эффекты, возникающие при облучении человека. Появилась необходимость в количественной оценке степени радиационной опасности. В качестве основного количественного критерия была принята экспозиционная доза, измеряемая в рентгенах и определяемая по величине ионизации воздуха.

С открытием радия было обнаружено, что  и излучения радиоактивных веществ вызывают биологические эффекты, похожие на те, которые вызываются рентгеновским излучением. При добыче, обработке и применении радиоактивных препаратов возникает опасность попадания радиоактивных веществ внутрь организма. Развились методы измерения активности радиоактивных источников (число распадов в секунду), являющиеся основой радиометрии.

Разработка и строительство ядерных реакторов и ускорителей заряженных частиц, развитие ядерной энергетики и массовое производство радиоактивных изотопов привели к большому разнообразию видов ионизирующих излучений и к созданию многообразных дозиметрических приборов (дозиметров).

Исследования биологического действия ионизирующих излучений на клеточном  и молекулярном уровнях вызвали  развитие микродозиметрии, исследующей передачу энергии излучения микроструктурам вещества.

Методы  дозиметрии. У человека в процессе эволюции не выработалось органов чувств, способных к специфическому восприятию ионизирующих излучений, которые невидимы, не имеют цвета, запаха, а также не действуют немедленно поражающе, подобно электрическому току. Поэтому обнаружение и измерение ионизирующих излучений возможно главным образом с помощью различных детекторных приборов, регистрирующих эффект действия излучений на физические, химические, биологические и другие свойства, на которых основаны методы измерения.

Для решения задач радиационной безопасности необходимо знать основные характеристики ионизирующих излучений. Известно, что все ионизирующие излучения  взаимодействуют со средой и вызывают изменения ее физических и химических свойств. Это и используется для  обнаружения и измерения характеристик  ионизирующих излучений.

Наиболее распространенные способы регистрации: фотографический, химический, полупроводниковый, сцинтилляционный, биологический, ионизационный.

Ионизационный метод  регистрации. Имеется большой класс детекторов элементарных частиц, основанных на принципе собирания всех ионов, образующихся при пролете заряженной частицы в данном объеме, и регистрации электрических сигналов, которые возникают от этого во внешней электрической цепи.  Самый простой из таких детекторов - это ионизационная камера. Эта камера заполнена специально подбираемым газом,  ионы которого обладают достаточно большими временами жизни (чаще  всего используют  аргон и неон, иногда азот  и водород; кислород и водяные пары, даже  в небольших кол-вах, вызывают  резкое  ухудшение рабочих параметров прибора). Газ в камере может быть под некоторым давлением, чтобы увеличить чувствительность всего детектирующего устройства, так как при этом будет больше молекул газа в камере, на которые налетает регистрируемая частица.

       Выделяемая  энергия при этом пропорциональна  числу ионов, образующихся в  газе, и поскольку выделенная  энергия служит мерилом заряда  и скорости частицы, то эти  величины и измеряются с помощью  И.К. 

        Самая  простая И.К. - это просто наполненный  газом сосуд. Двумя электродами  в этой камере служат внешний  металлический цилиндр, присоединенный  к отрицательному полюсу источника  питания постоянного тока, и центральный  электрод, представляющий собой  прямой штырь, присоединенный  через резистор к положительному  полюсу источника питания ( » 200 В ). Тонкое слюдяное окошко пропускает в камеру фотоны и заряженные частицы.  Попав в камеру, заряженные частицы и фотоны ионизуют молекулы газа, находящиеся внутри цилиндра. Образовавшиеся в камере ионы притягиваются к электродам под действием электрического поля между центральным штырем и внешним цилиндром. По мере собирания ионов электродами формируется импульс напряжения, который затем усиливается и регистрируется.