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电离室主要由收集极和高压极组成，收集极和高压极之间是气体。与其他气体探测器不同的是，电离室一般以一个---压左右的空气为灵敏体积，该部分可以与外界完全连通，也可以处于封闭状态。其周围是由导电的空气等效材料或组织等效材料构成的电极，中心是收集电极，二极间加一定的极化电压形成电场。为了使收集到的电离离子全部形成电离电流，减少漏电损失，在收集极和高压极之间需要增加保护极
灵敏度一般说来，电离室的灵敏度取决于电离室内的空气。由于电离室内的气压近似为一个---压，那么，也可以说其灵敏度正比于空气体积，因而这个体积又称“灵敏体积”。随着电离室体积增大，灵敏度增大。对于常用的或辐射，要达到带电粒子平衡，所需的介质厚度为其产生的次级电子射程。表1给出某些x射线在水中的减弱系数与次级电子的射程。
如果选择了适当的极化电压，复合效应便可忽略。但是复合损失不仅与极化电压有关，还与电离室灵敏体积中空气的电离密度有关，即与剂量率有关。由于离子复合，空腔内的电荷收集效率不高，需用修正因子。如果详细研究，电离室的复合效应与其形状、收集电压、以及辐射产生电荷的速度有关。当测量加速时，辐射是脉冲式的，脉冲瞬间的辐射剂量率远远大于其平均剂量率，复合修正因子变得相当重要。
在火焰电离检测器应用中，如果所用的载气、燃烧气和空气的配置不当，则很可能会造成氢气和组分的燃烧不完全，---是在进样量较大，样品中主组分为不饱和烃、环烷烃或多环芳烃的未完全燃烧的情况下，主组分色带的不完全燃烧会导致检测器电离室内积炭，这些附着在电离室内壁的炭会---被电离室中的气体对流带进火焰并产生毛剌状噪音。出现积炭的电离室如果不及时清洗除去积炭，附着在电离室壁上的微小碳原子将会慢慢地渗入不锈钢电离室内壁的表面，造成基线长久性地出现间断的短噪音毛剌。
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