Вестник МГТУ. 2016, №1.2.

Вестник МГТУ, том 19, № 1/2, 2016 г. стр. 227–231 227 УДК 537.56 В. С. Гнатюк, Н. Н. Морозов Физические основы электропроводности сильно ионизированного воздуха V. S. Gnatyuk, N. N. Morozov Physical bases of conductivity of strongly ionized air Аннотация. Исследован процесс возбуждения электропроводности воздуха импульсным пучком релятивистских электронов. Показано, что электропроводность воздуха при нормальном давлении определяется поведением электронной компоненты, которая с временным разрешением порядка 10 –8 с повторяет изменения электронного потока. Рассмотрена возможность абсолютных измерений мощности экспозиционной дозы в широком диапазоне интенсивности излучения. Abstract. The excitement of air conductivity by a pulse bunch of relativistic electrons has been studied in the work. It has been shown that conductivity of air at normal pressure is defined by behavior of electronic components which with time permission of the order 10 –8 s repeats changes of an electronic stream. The possibility of absolute measurements of exposition dose power in the wide range of radiation intensity has been considered. Ключевые слова: воздух, ионизация, электропроводность. Key words: air, ionization, conductivity. Введение При решении прикладных задач, связанных с зоной ионизации мощных импульсных источников ионизирующего излучения, возникает необходимость исследования шунтирующих свойств ионизированного воздуха. Например, в ходе радиационных испытаний электрические цепи электронных устройств могут значительно шунтироваться ионизированным воздухом, что приводит к значительным искажениям результатов этих испытаний. Шунтирующие свойства ионизированного воздуха представляют интерес также при различных электрических измерениях в зоне ионизации электронных ускорителей, которые широко используются в процессе разработки высоких технологий. Электропроводность сильно ионизированного воздуха Воздействие на воздух любого ионизирующего излучения сводится к образованию в нем лавин вторичных электронов. Рожденные на последних стадиях электронных лавин вторичные электроны, имеющие энергию меньше потенциала ионизации, определяют электрофизические свойства ионизированного воздуха. Проводимость ионизированного воздуха в этом случае определяется как процессами ионизации, так и целым комплексом различных деионизационных процессов (электрон-ионная рекомбинация, ион-ионная рекомбинация, прилипание электронов к нейтральным молекулам кислорода). В статье представлены результаты исследования проводимости воздуха в условиях его облучения нестационарной радиацией (энергия релятивистских электронов порядка 1 МэВ). Проводимость ионизированного газа может быть записана в виде σ = е (µ + ион + + µ – ион – + µ эл n ), (1) где µ + ион , µ – ион , µ эл – подвижность положительных, отрицательных ионов и электронов соответственно; + , – , n – их концентрации. Концентрации электронов и ионов найдем из уравнения баланса между скоростями ионообразования и деионизационных процессов: α γ , n q n n t + ∂ = − − ∂ α β , q n t + + + − ∂ = − − ∂ (2) γ β , n t + − ∂ = − ∂ где q – число электрон-ионных пар, образующихся в 1 см 3 воздуха в течение 1 с под влиянием излучения; γ – частота прилипания электронов к молекулам воздуха (преимущественно к кислороду), величина, обратная среднему времени жизни электрон-ионных пар; α и β – коэффициенты рекомбинации положительных ионов с электронами и отрицательными ионами соответственно.