이온화상자

요약 방사선이 기체 안에서 일으킨 이온화작용을 이용하여 방사선의 세기·에너지 등을 전기적으로 측정하는 장치이다. 방사선이나 X선을 기체 속에 입사시키면 기체 분자가 들뜬상태가 되어 이온쌍이 생기는데, 이것을 전기장과 맥놀이현상을 이용하여 검출한다.

전리상자·전리조(電離槽)라고도 한다. α선·β선·γ선 또는 X선 등이 기체 속에 입사하면 기체 분자·원자가 에너지를 얻어 들뜬상태가 된다. 이렇게 생긴 음이온과 양이온을 전기장을 걸어 전극에 모으면 전류 또는 전기적 맥놀이를 이용해 이온화의 정도를 측정할 수 있다. 우주선(宇宙線)의 초기 연구에 극히 중요한 역할을 하였으며, 다른 방사능측정기에 비해 감도나 시간적인 분해능은 낮으나 장기간에 걸쳐 안정하게 작동한다는 이점이 있으므로 현재에도 많이 이용한다.

비교적 간단한 것으로는 아르곤 등 비활성기체를 고압으로 채운 용기 안에 두 전극을 마주보게 하고 그 사이에 직류 고전압을 걸어 충전시킨 후, 방사선에 의해 용기 안에 생기는 이온을 한쪽 전극에 모으는 것이 있다. 발생한 이온 중에는 재결합하여 다시 기체분자로 되돌아가는 것도 있지만 통과하는 방사선의 세기가 일정하면 새로 발생하는 이온수와 재결합하여 없어지는 이온수가 평형을 이룬다. 따라서 전극에 모이는 이온의 양은 일정하게 되고, 그 크기는 입사된 방사선의 세기에 비례한다. 수집전극에 생기는 전위의 변화를 검전기로 측정하면 방사선의 세기를 알 수 있다. 또한 전위를 증폭해서 오실로그래프로 전위의 변화모양을 관찰하면 방사선의 종류를 식별할 수 있다.

이처럼 어떤 시간 동안 통과한 방사선 입자나 X선에 의한 이온화의 총량을 측정하는 방식 외에 개개의 방사선 입자에 의한 순간적인 이온화전류를 증폭하여 측정하기도 한다. 이런 종류의 이온화상자를 이온화계수상자라 한다. 단, α선·양성자선·핵분열 물질 등과 같이 이온화작용이 비교적 강한 방사선을 측정하는 데 사용한다. 이온화상자에는 이온 수집전극을 지탱하기 위해 절연성이 높은 재료가 사용되며 용기 안의 기체는 이온화밀도를 높이기 위해 고압으로 유지되는 경우가 많다.