2) скорость возрастания концентрации ионов в газах
3) скорость убывания концентрации ионов в газах (+)
4) количество пар ионов
Коэффициент рекомбинации характеризует интенсивность процесса нейтрализации положительных и отрицательных носителей заряда в ионизированном газе. При рекомбинации ионы объединяются с образованием нейтральных частиц, поэтому число свободных носителей и их концентрация уменьшаются. В кинетическом описании скорость потерь задаётся уравнением dn/dt = −αn+n−, где α — коэффициент рекомбинации, а n+ и n− — концентрации положительных и отрицательных носителей.
При квазинейтральности газа, когда концентрации положительных и отрицательных ионов приблизительно равны, уравнение принимает вид dn/dt = −αn². Следовательно, коэффициент определяет, насколько быстро убывает концентрация ионов вследствие рекомбинации; фактическая скорость убывания зависит также от текущей концентрации носителей. Размерность двухчастичного коэффициента рекомбинации в системе СИ — м3/с. Чем больше его значение, тем быстрее исчезает ионизация при прочих равных условиях.
Этот параметр следует отличать от подвижности ионов, которая описывает их скорость дрейфа в электрическом поле, и от скорости ионизации, характеризующей образование новых пар носителей. Количество пар ионов является величиной, отражающей результат ионизации, но не кинетику их последующего исчезновения. В ионизационных камерах рекомбинация приводит к снижению собираемого заряда и может вызывать недооценку дозы, если напряжённость поля недостаточна для полного сбора ионов.
| Параметр или процесс | Физический смысл | Основная зависимость | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Коэффициент рекомбинации α | Интенсивность нейтрализации положительных и отрицательных носителей | R = αn+n− | Определяет скорость убывания концентрации ионов и потери заряда |
| Рекомбинация | Исчезновение свободных носителей с образованием нейтральных частиц | dn/dt < 0 при отсутствии достаточной генерации | Уменьшает ионизационный ток и может нарушать точность дозиметрии |
| Подвижность ионов μ | Способность ионов перемещаться под действием электрического поля | vd = μE | Влияет на время сбора заряда, но не является коэффициентом рекомбинации |
| Скорость образования ионов q | Интенсивность генерации электронно-ионных пар излучением или другим источником ионизации | dn/dt = q − αn+n− | Определяет поступление новых носителей в газ |
| Концентрация ионов n | Количество свободных носителей в единице объёма | При отсутствии генерации убывает вследствие рекомбинации | Влияет на абсолютную скорость рекомбинационных потерь |
| Количество пар ионов | Число образовавшихся положительных и отрицательных носителей | Зависит от энергии, поглощённой в газе, и энергии ионизации | Характеризует масштаб ионизации, но не скорость рекомбинации |
| Ионизационная камера | Детектор, в котором измеряется заряд, собранный с образовавшихся ионов | При рекомбинации собранный заряд меньше потенциально доступного | Требует выбора напряжения и режима работы для минимизации рекомбинационных потерь |
Значение коэффициента рекомбинации зависит от состава и давления газа, температуры, концентрации носителей и условий электрического поля. Его можно оценивать по закономерности спадания ионизационного тока или электропроводности после прекращения ионизирующего воздействия. В дозиметрии анализ рекомбинационных потерь используется для проверки полноты сбора заряда и корректности показаний ионизационных детекторов.