指形电离室

假若媒质的原子序数与空气的有效原子序数相等，那么在小空气体积内电离的量就与收集体积周围的媒质无关。如果原子序数不改变，那么自由空气电离室内电离平衡所要求的大距离就会被大密度小厚度的物质所取代。

物质的有效原子序数Z是对光子的衰减速率和该物质是一样的假定元素的原子序数。对于光电相互作用，混合物的有效原子序数是:

其中，Z1、Z2、…Zn是混合物中元素的原子序数。a1、a2、…an是混合物中每种元素的电子数对总电子数的贡献百分比。一个合理的近似有效原子序数可以通过将式(6-20)中的2．94凑整为3计算获得。

例6-11 估计空气的Z。空气中含氮75.5%，氧23.2%，氩1.3%，其克-原子质量如下: 氮，14.007;氧，15.999; 氩，39.948。

在自由空气电离室中为了电离平衡和总离子的收集而在空气中所需的长距离可以用有效原子序数为7.64的较小厚度的“空气-等效材料”所取代。有空气等效壁的电离室就叫指形电离室。在空气体积收集的大多数离子对是由光子与电离室的空气等效壁相互作用而释放的电子产生的。页边图6-9表示的是空气壁在高能X-线下曝光的电离，它是腔内壁厚度的函数。刚开始，进入腔内电子的数目随着腔壁厚度的增加而增加。当壁的厚度与入射光子释放的电子行程一样的时候，壁外部的电子刚好到达腔，且腔内的离子化是最大的。这个壁的厚度不应比这个平衡厚度大很多，因为入射X、γ-线的衰减随着壁厚度的增加而增加。壁的平衡厚度会随着射入光子能量的增加而增加。在页边图6-9中，当壁的厚度超过了电子行程时，壁厚度的增加会使电离有缓慢的降低，这反映了电离室壁对光子的衰减。将这一部分的曲线外推到零厚度壁表明在腔内将会发生电离，如果光子没有被周围壁衰减的话。

指形电离室示意说明见页边图6-10。通常，室壁内部涂上了一层碳，中心正电极是铝。电离室的响应会随着空气收集体积的大小、碳涂层的厚度或铝电极的长度的改变而变化。很难构造一个对所有光子能量的响应都与自由空气电离室一样的指形电离室。通常比较指形电离室和自由空气电离室对几种光子能量的响应。利用自由空气电离室的响应作为标准，可以计算指形电离室在不同光子能量处的校准因子。