Рекомбинация

Процессы возникновения нейтральных атомов и молекул при столкновениях положительных и отрицательных ионов или при столкновениях положительных ионов и электронов называют рекомбинацией ионов или электронов соответственно. Вероятность рекомбинации частиц зависит от их относительной скорости: чем меньше скорость, тем больше вероятность рекомбинации. По этой причине процесс рекомбинации электронов менее вероятен, чем процесс рекомбинации ионов. Скорость рекомбинации в заданных условиях будет, очевидно, зависеть от плотности зарядов обоих знаков. Если число актов рекомбинации, происходящих в единицу времени в единице объема, обозначить dn/dt, то, используя коэффициенты рекомбинации (множители пропорциональности), можно записать следующее соотношение:

d n /d t = – an ₊ n _-,

где а – коэффициент рекомбинации, см³/сек; n ₊ n _- – плотность зарядов в единице объема.

Коэффициенты рекомбинации оценивают величинами для ионов примерно 10^-6 и 10^-10 см³/сдля электронов при условии равномерного распределения зарядов одного и другого знака в рассматриваемом объеме. Следует отметить, что величины коэффициентов рекомбинации зависят от вида газа и средней энергии ионов и электронов.

Считая, что время сбора зарядов порядка 10^-3 с, апотери за счет рекомбинации не должны превышать 10%, получаем, что аn ₀< 10². Это значит, что допустимая концентрация положительных и отрицательных ионов должна быть меньше 10⁸ см^-3, а соответствующая концентрация положительных ионов и электронов меньше 10¹² см^-3. Чтобы создать такую среднюю плотность ионов, необходим, например, поток γ -квантов около 10¹³ см^-2 с энергией 0, 2 Мэв.

Эффекты рекомбинации существенны лишь при большой вероятности образования электроотрицательных ионов. Правда, следует иметь в виду, что плотность зарядов при ионизации тяжелыми заряженными частицами очень велика в начальный момент и поэтому предположение о равномерном распределении зарядов по объему здесь неприменимо. При не очень больших интенсивностях α -излучения основной вклад в рекомбинацию вносит рекомбинация ионов внутри трека (колонки). Расчет процесса рекомбинации в колонках очень сложен, так как вероятность рекомбинации в ней зависит от коэффициента диффузии, величины и направления электрического поля, от удельной ионизации и т.д. Если интенсивность α -излучения велика, то необходимо учитывать рекомбинацию ионов, образующихся в различных колонках. В ионизационных камерах рекомбинация приобретает существенное значение, если в газе большая вероятность образования электроотрицательных ионов. Тогда рекомбинация происходит в два этапа: образование электроотрицательного нона и затем рекомбинация.