Kaasupurkaus Geiger-laskurin toimintaperiaate. Geiger-laskurien käytännön sovellus. Kaasupurkaus Geiger-laskurin vertailu puolijohdesäteilyanturilla

Geiger-Muller laskuri

D Säteilytason määrittämiseen käytetään erityistä laitetta -. Ja tällaisille laitteille, kotitalouksille ja useimmille ammattimaisille säteilynvalvontalaitteille käytetään anturielementtiä Geigerin laskuri . Tämän radiometrin osan avulla voit määrittää tarkasti säteilytason.

Geiger-laskurin historia

SISÄÄN Ensimmäinen, laite radioaktiivisten aineiden hajoamisnopeuden määrittämiseen, syntyi vuonna 1908, sen keksi saksalaiset fyysikko Hans Geiger . Kaksikymmentä vuotta myöhemmin yhdessä toisen fyysikon kanssa Walter Müller laitetta parannettiin ja se nimettiin näiden kahden tiedemiehen kunniaksi.

SISÄÄN ydinfysiikan kehitys- ja vakiintumisaikana entisessä Neuvostoliitossa luotiin myös vastaavia laitteita, joita käytettiin laajalti asevoimissa, ydinvoimaloissa ja väestönsuojelun erityisissä säteilyvalvontaryhmissä. Viime vuosisadan 70-luvulta alkaen tällaisissa annosmittareissa oli Geiger-periaatteisiin perustuva laskuri, nimittäin SBM-20 . Tämä laskuri on täsmälleen samanlainen kuin sen toinen analogi STS-5 , käytetään laajasti tällä hetkellä, ja se on myös osa nykyaikaiset keinot säteilyn seurantaan .

Kuva 1. Kaasupurkauslaskuri STS-5.

Kuva 2. Kaasupurkausmittari SBM-20.

Geiger-Müller-laskurin toimintaperiaate

JA Geigerin ehdottama idea radioaktiivisten hiukkasten rekisteröimisestä on suhteellisen yksinkertainen. Se perustuu periaatteeseen sähköisten impulssien esiintymisestä inertissä kaasuympäristössä erittäin varautuneen radioaktiivisen hiukkasen tai sähkömagneettisten värähtelyjen kvantin vaikutuksesta. Pysähdytäänksesi yksityiskohtaisemmin laskurin toimintamekanismiin, keskitytään hieman sen suunnitteluun ja siinä tapahtuviin prosesseihin, kun radioaktiivinen hiukkanen kulkee laitteen herkän elementin läpi.

R Tallennuslaite on suljettu sylinteri tai säiliö, joka on täytetty inertillä kaasulla, se voi olla neonia, argonia jne. Tällainen säiliö voi olla valmistettu metallista tai lasista, ja siinä oleva kaasu on matalapaineinen, tämä tehdään erityisesti varautuneen hiukkasen rekisteröintiprosessin yksinkertaistamiseksi. Säiliön sisällä on kaksi elektrodia (katodi ja anodi), joihin syötetään korkea jännite. tasavirta erityisen kuormitusvastuksen kautta.

Kuva 3. Laite- ja piirikaavio Geiger-laskurin kytkemiseksi päälle.

P Kun laskuri aktivoidaan inertissä kaasuympäristössä, elektrodeilla ei tapahdu purkausta väliaineen suuren resistanssin vuoksi, mutta tilanne muuttuu, jos radioaktiivinen hiukkanen tai sähkömagneettisten värähtelyjen kvantti tulee herkän elementin kammioon. laite. Tässä tapauksessa riittävän korkean energian varauksen omaava hiukkanen tyrmää välittömästä ympäristöstä tietyn määrän elektroneja, ts. koteloelementeistä tai fyysisesti itse elektrodeista. Tällaiset elektronit, kun ne ovat inertissä kaasuympäristössä, katodin ja anodin välisen korkean jännitteen vaikutuksesta, alkavat liikkua anodia kohti ionisoimalla tämän kaasun molekyylejä matkan varrella. Tämän seurauksena ne tyrmäävät sekundäärisiä elektroneja kaasumolekyyleistä, ja tämä prosessi kasvaa geometrisessa mittakaavassa, kunnes elektrodien välillä tapahtuu hajoaminen. Purkaustilassa piiri sulkeutuu hyvin lyhyeksi ajaksi, ja tämä aiheuttaa virtahypyn kuormitusvastuksessa, ja juuri tämä hyppy mahdollistaa hiukkasen tai kvantin kulkemisen rekisteröintikammion läpi.

T Tämä mekanismi mahdollistaa yhden hiukkasen rekisteröimisen, mutta ympäristössä, jossa ionisoiva säteily on melko voimakasta, vaaditaan tallennuskammion nopea paluu alkuperäiseen asentoonsa, jotta voidaan määrittää uusi radioaktiivinen hiukkanen . Tämä saavutetaan kahdella eri tavalla. Ensimmäinen niistä on lopettaa jännitteen syöttäminen elektrodeille lyhyeksi ajaksi, tässä tapauksessa inertin kaasun ionisaatio pysähtyy äkillisesti, ja testikammion käynnistäminen uudelleen mahdollistaa tallennuksen aloittamisen alusta. Tämän tyyppistä laskuria kutsutaan ei-itsesammuvat annosmittarit . Toinen laitetyyppi, eli itsestään sammuvat annosmittarit, niiden toimintaperiaatteena on lisätä inerttikaasuympäristöön erityisiä lisäaineita, jotka perustuvat erilaisiin alkuaineisiin, esimerkiksi bromiin, jodiin, klooriin tai alkoholiin. Tässä tapauksessa niiden läsnäolo johtaa automaattisesti purkamisen lopettamiseen. Tällä koekammion rakenteella kuormitusvastuksena käytetään joskus useiden kymmenien megaohmien resistanssia. Tämä mahdollistaa katodin ja anodin päiden potentiaalieron jyrkän pienentämisen purkauksen aikana, mikä pysäyttää virranjohtamisprosessin ja kammio palaa alkutila. On syytä huomata, että alle 300 voltin elektrodien jännite lakkaa automaattisesti ylläpitämästä purkausta.

Koko kuvattu mekanismi mahdollistaa suuren määrän radioaktiivisia hiukkasia rekisteröinnin lyhyessä ajassa.

Radioaktiivisen säteilyn tyypit

H ymmärtääksesi mitä tarkalleen tallennetaan Geiger-Muller laskee , kannattaa pohtia, minkä tyyppisiä sitä on olemassa. Heti kannattaa mainita, että useimpiin nykyaikaisiin annosmittareihin kuuluvat kaasupurkauslaskurit pystyvät tallentamaan vain radioaktiivisesti varautuneiden hiukkasten tai kvanttien määrän, mutta eivät pysty määrittämään niiden energiaominaisuuksia tai säteilyn tyyppiä. Tätä tarkoitusta varten annosmittareita tehdään monikäyttöisemmiksi ja kohdistetuiksi, ja jotta niitä voitaisiin vertailla oikein, niiden ominaisuudet tulisi ymmärtää tarkemmin.

P Nykyaikaisten ydinfysiikan käsitteiden mukaan säteily voidaan jakaa kahteen tyyppiin, joista ensimmäinen on muodossa elektromagneettinen kenttä , toinen muodossa hiukkasten virtaus (korpuskulaarinen säteily). Ensimmäinen tyyppi sisältää gammahiukkasvirta tai röntgensäteilyä . Niiden pääominaisuus on kyky levitä aallon muodossa erittäin pitkiä matkoja, kun taas ne kulkevat melko helposti erilaisten esineiden läpi ja voivat helposti tunkeutua monenlaisiin materiaaleihin. Esimerkiksi, jos ihmisen täytyy piiloutua gammasäteilyltä ydinräjähdyksen vuoksi, hän voi suojautua vain siltä varalta turvautumalla talon tai pommisuojan kellariin, mikäli se on suhteellisen hermeettisesti suljettu. säteilytyyppi 50 prosenttia.

Kuva 4. Röntgen- ja gammasäteilyn kvantit.

T Tämän tyyppinen säteily on luonnostaan ​​pulssisäteilyä ja sille on ominaista eteneminen ympäristössä fotonien tai kvanttien muodossa, ts. lyhyitä sähkömagneettisen säteilyn purskeita. Tällaisella säteilyllä voi olla erilainen energia ja taajuusominaisuudet Esimerkiksi röntgensäteiden taajuus on tuhansia kertoja pienempi kuin gammasäteiden. Siksi Gammasäteet ovat huomattavasti vaarallisempia ihmiskeholle ja niiden vaikutus on paljon tuhoisampi.

JA korpuskulaariseen periaatteeseen perustuva säteily on alfa- ja beetahiukkasia (korpuskkeleita). Ne syntyvät ydinreaktion seurauksena, jossa jotkut radioaktiiviset isotoopit muuttuvat toisiksi, jolloin vapautuu valtava määrä energiaa. Tässä tapauksessa beetahiukkaset edustavat elektronivirtaa, ja alfahiukkaset ovat huomattavasti suurempia ja vakaampia muodostelmia, jotka koostuvat kahdesta neutronista ja kahdesta toisiinsa sitoutuneesta protonista. Itse asiassa heliumatomin ytimellä on tämä rakenne, joten voidaan väittää, että alfahiukkasten virtaus on heliumytimien virtausta.

Hyväksytty seuraava luokittelu , alfa-hiukkasilla on vähiten tunkeutumiskykyä, jotta ihminen voi suojautua sellaiselta säteilyltä; useita millimetrejä paksu metallisuoja (esimerkiksi alumiinilevy). Gamma-kvanteilta ei käytännössä ole suojaa, ja ne leviävät huomattavia etäisyyksiä, haalistuvat siirtyessään pois episentrumista tai lähteestä ja noudattavat sähkömagneettisten aaltojen leviämislakeja.

Kuva 5. Alfa- ja beeta-tyypin radioaktiiviset hiukkaset.

TO Myös kaikkien kolmen säteilytyypin energiamäärä on erilainen, ja alfahiukkasten vuolla on niistä suurin. Esimerkiksi, Alfahiukkasten energia on seitsemäntuhatta kertaa suurempi kuin beetahiukkasten energia , eli tunkeutuva voima erilaisia ​​tyyppejä säteily on kääntäen verrannollinen niiden läpäisykykyyn.

D eniten ihmiskeholle vaarallinen tyyppi radioaktiivinen säteily otetaan huomioon gamma-kvantti , johtuen suuresta tunkeutumistehosta, ja sitten alenevassa järjestyksessä beeta- ja alfahiukkasia. Siksi alfahiukkasten määrittäminen on melko vaikeaa, vaikka se on mahdotonta kertoa tavanomaisella laskurilla Geiger-Müller, koska melkein mikä tahansa esine on heille esteenä, lasi- tai metallisäiliöstä puhumattakaan. Beeta-hiukkasten havaitseminen on mahdollista tällaisella laskurilla, mutta vain jos niiden energia riittää kulkemaan laskurisäiliön materiaalin läpi.

Matalaenergiaisille beetahiukkasille tavanomainen Geiger-Müller-laskuri ei ole tehokas.

NOIN Tilanne on samanlainen kuin gammasäteily, on mahdollista, että ne kulkevat säiliön läpi käynnistämättä ionisaatioreaktiota. Tätä tarkoitusta varten asetetaan mittarit erityinen näyttö(valmistettu tiheästä teräksestä tai lyijystä), jonka avulla voit vähentää gamma-kvanttien energiaa ja aktivoida siten purkauksen vastakammiossa.

Geiger-Müller-laskurien perusominaisuudet ja erot

KANSSA Joitakin kannattaa myös korostaa perusominaisuudet ja erot erilaisten annosmittareiden välillä kaasupurkaus Geiger-Muller laskurit. Voit tehdä tämän vertaamalla joitain niistä.

Yleisimmät Geiger-Müller-laskurit on varustettu lieriömäinen tai loppuanturit. Sylinterimäiset ovat samanlaisia ​​kuin pitkänomainen sylinteri, joka on pienen säteen omaavan putken muodossa. Päätyionisaatiokammio on pyöreä tai suorakaiteen muotoinen ja pienikokoinen, mutta siinä on merkittävä päätytyöpinta. Joskus on olemassa erilaisia ​​päätykammioita, joissa on pitkänomainen sylinterimäinen putki, jonka päätypuolella on pieni sisäänkäyntiikkuna. Erilaiset laskurikokoonpanot, nimittäin itse kamerat, pystyvät rekisteröimään erityyppistä säteilyä tai niiden yhdistelmiä (esim. gamma- ja beeta-säteiden yhdistelmät tai koko alfa-, beeta- ja gamma-spektri). Tämä on mahdollista mittarin kotelon erityisesti suunnitellun suunnittelun sekä materiaalin, josta se on valmistettu, ansiosta.

E Toinen tärkeä osa mittarien käyttötarkoitusta on syöttöherkän elementin alue ja työalue . Toisin sanoen tämä on sektori, jonka kautta meitä kiinnostavat radioaktiiviset hiukkaset tulevat ja tallentuvat. Mitä suurempi tämä alue, sitä enemmän hiukkasia laskuri pystyy sieppaamaan ja sitä suurempi on sen herkkyys säteilylle. Passitiedot osoittavat alueen työpinta, yleensä neliösenttimetrinä.

E yksi vielä tärkeä indikaattori, joka on ilmoitettu annosmittarin eritelmissä, on melun suuruus (mitattu pulsseina sekunnissa). Toisin sanoen tätä indikaattoria voidaan kutsua oman taustansa arvoksi. Se voidaan määrittää laboratorioympäristössä asettamalla laite hyvin suojattuun huoneeseen tai kammioon, jossa on yleensä paksut lyijyseinämät, ja kirjaamalla laitteen itsensä lähettämä säteilytaso. On selvää, että jos tällainen taso on riittävän merkittävä, niin nämä aiheuttamat kohinat vaikuttavat suoraan mittausvirheisiin.

Jokaisella ammattilaisella ja säteilyllä on sellainen ominaisuus kuin säteilyherkkyys, joka mitataan myös pulsseina sekunnissa (imp/s) tai pulsseina mikroröntgeniä kohti (imp/μR). Tämä parametri tai pikemminkin sen käyttö riippuu suoraan ionisoivan säteilyn lähteestä, johon laskuri on viritetty ja jota vastaan ​​suoritetaan lisämittauksia. Usein viritys tehdään käyttämällä lähteitä, jotka sisältävät radioaktiivisia materiaaleja, kuten radium - 226, koboltti - 60, cesium - 137, hiili - 14 ja muut.

E Toinen indikaattori, jolla annosmittareita kannattaa verrata, on ionisäteilyn havaitsemisen tehokkuus tai radioaktiivisia hiukkasia. Tämän kriteerin olemassaolo johtuu siitä, että kaikkia annosmittarin herkän elementin läpi kulkevia radioaktiivisia hiukkasia ei rekisteröidä. Näin voi käydä, jos gammasäteilykvantti ei aiheuttanut ionisaatiota laskurikammiossa tai ionisaatiota ja purkausta aiheuttavien hiukkasten määrä on niin suuri, että laite ei laske niitä riittävästi, ja jostain muusta syystä. . Tietyn annosmittarin tämän ominaisuuden määrittämiseksi tarkasti se testataan käyttämällä tiettyjä radioaktiivisia lähteitä, esimerkiksi plutonium-239 (alfahiukkasten osalta) tai tallium - 204, strontium - 90, yttrium - 90 (beeta-säteilijä) sekä muut radioaktiiviset aineet.

KANSSA Seuraava kriteeri, johon kannattaa keskittyä, on tallennettujen energioiden vaihteluväli . Jokaisella radioaktiivisella hiukkasella tai säteilyn kvantilla on erilainen energiaominaisuus. Siksi annosmittarit on suunniteltu mittaamaan paitsi tietyntyyppistä säteilyä myös niitä vastaavia energiaominaisuuksia. Tämä indikaattori mitataan megaelektronivolteina tai kiloelektronivolteina (MeV, KeV). Esimerkiksi, jos beetahiukkasilla ei ole riittävästi energiaa, ne eivät pysty tyrmäämään elektronia laskukammiossa eivätkä siksi niitä havaita tai vain korkeaenergiset alfahiukkaset voivat murtautua materiaalin läpi. Geiger-Müller-laskurikotelosta ja lyö elektroni pois.

JA Kaiken edellä mainitun perusteella nykyaikaiset säteilyannosmittarien valmistajat tuottavat laajan valikoiman laitteita eri tarkoituksiin ja tietyille toimialoille. Siksi on syytä harkita tietyntyyppisiä Geiger-laskuria.

Erilaisia ​​vaihtoehtoja Geiger-Muller laskee

P Ensimmäinen versio annosmittareista on laitteita, jotka on suunniteltu rekisteröimään ja havaitsemaan gammafotoneja ja suurtaajuista (kovaa) beetasäteilyä. Tälle mittausalueelle on suunniteltu lähes kaikki aiemmin valmistetut ja nykyaikaiset, sekä kotitalouskäyttöiset, esim.: että ammattimaiset säteilyannosmittarit, esim.: . Tällaisella säteilyllä on riittävästi energiaa ja suuri läpäisykyky Geiger-laskurikameran rekisteröimiseksi. Tällaiset hiukkaset ja fotonit tunkeutuvat helposti tiskin seinämien läpi ja aiheuttavat ionisaatioprosessin, ja tämä voidaan helposti tallentaa vastaavalla annosmittarin elektronisella täytöllä.

D Suositut laskurit, kuten SBM-20 , jossa on anturi sylinterimäisen ilmapalloputken muodossa, jossa on koaksiaalinen lankakatodi ja anodi. Lisäksi anturiputken seinät toimivat samanaikaisesti katodina ja kotelona ja ne on valmistettu ruostumattomasta teräksestä. Tällä laskurilla on seuraavat ominaisuudet:

• herkän elementin työalueen pinta-ala on 8 neliösenttimetriä;
• säteilyherkkyys gammasäteilylle on noin 280 pulssia/s tai 70 pulssia/μR (testi suoritettiin cesium - 137 nopeudella 4 μR/s);
• annosmittarin oma tausta on noin 1 pulssi/s;
• Anturi on suunniteltu rekisteröimään gammasäteilyä, jonka energia on välillä 0,05 MeV - 3 MeV, ja beetahiukkasia, joiden energia on 0,3 MeV alarajalla.

Kuva 6. Geiger-laskuri SBM-20.

U Tähän laskuriin tehtiin erilaisia ​​muunnelmia, mm. SBM-20-1 tai SBM-20U , joilla on samanlaiset ominaisuudet mutta eroavat toisistaan perustavanlaatuinen suunnittelu kosketinelementit ja mittauspiiri. Tämän Geiger-Müller-laskurin muilla modifikaatioilla, ja nämä ovat SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG, on myös samanlaiset parametrit, monet niistä löytyvät kotitalouksien säteilyannosmittareista, joita löytyy nykyään kaupoista. .

KANSSA Seuraava ryhmä säteilyannosmittareita on suunniteltu rekisteröimään gammafotonit ja röntgensäteet . Jos puhumme tällaisten laitteiden tarkkuudesta, on ymmärrettävä, että fotoni- ja gammasäteily ovat sähkömagneettisen säteilyn kvantteja, jotka liikkuvat valon nopeudella (noin 300 000 km/s), joten tällaisen kohteen rekisteröinti näyttää olevan melko vaikeaa. tehtävä.

Tällaisten Geiger-laskurien käyttöteho on noin yksi prosentti.

H Sen lisäämiseksi tarvitaan katodin pinnan lisäystä. Itse asiassa gammasäteet tallennetaan epäsuorasti niiden poistamien elektronien ansiosta, jotka myöhemmin osallistuvat inertin kaasun ionisaatioon. Tämän ilmiön edistämiseksi mahdollisimman tehokkaasti vastakammion seinämien materiaali ja paksuus sekä katodin mitat, paksuus ja materiaali valitaan erityisesti. Tässä materiaalin suuri paksuus ja tiheys voi heikentää tallennuskammion herkkyyttä ja liian pieni mahdollistaa korkeataajuisen beetasäteilyn pääsyn kammioon helposti ja lisää myös laitteelle luonnollista säteilymelun määrää. hukuttaa gamma-kvanttien määrittämisen tarkkuuden. Luonnollisesti valmistajat valitsevat tarkat mittasuhteet. Pohjimmiltaan päällä tätä periaatetta, annosmittarit valmistetaan perustuen Geiger-Muller laskee gammasäteilyn suoraan määrittämiseen maassa, kun taas tällainen laite sulkee pois mahdollisuuden määrittää muun tyyppistä säteilyä ja radioaktiivista altistumista, mikä mahdollistaa säteilykontaminaation ja -tason tarkan määrittämisen negatiivinen vaikutus henkilöä kohti vain gammasäteilylle.

SISÄÄN Kotimaisiin annosmittareihin, jotka on varustettu lieriömäisillä antureilla, asennetaan seuraavat tyypit: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 ja monet muut . Lisäksi joissakin tyypeissä on erityinen suodatin asennettu sisääntuloon, päähän, herkkään ikkunaan, joka toimii erityisesti alfa- ja beetahiukkasten leikkaamiseen ja lisää katodialuetta gammasäteiden tehokkaampaa määritystä varten. Tällaisia ​​antureita ovat Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M ja muut.

H Ymmärtääksesi selkeämmin niiden toimintaperiaatteen, on syytä tarkastella lähemmin yhtä näistä laskureista. Esimerkiksi anturilla varustettu loppulaskuri Beta - 2M , jonka pyöristetty työikkuna on noin 14 neliösenttimetriä. Tässä tapauksessa säteilyherkkyys koboltti-60:lle on noin 240 pulssia/μR. Tämä tyyppi mittarissa on erittäin alhainen omakohina , joka on enintään 1 pulssi sekunnissa. Tämä on mahdollista paksuseinäisen lyijykammion ansiosta, joka puolestaan ​​on suunniteltu tallentamaan fotonisäteilyä energioilla välillä 0,05 MeV - 3 MeV.

Kuva 7. Loppu gammalaskuri Beta-2M.

Gammasäteilyn määrittämiseen on täysin mahdollista käyttää gamma-beetapulssien laskureita, jotka on suunniteltu rekisteröimään kovia (korkeataajuisia ja -energiaisia) beetahiukkasia ja gamma-kvantteja. Esimerkiksi malli SBM - 20. Jos tässä annosmittarimallissa halutaan sulkea pois beetahiukkasten rekisteröinti, niin tähän riittää lyijyseula tai mistä tahansa muusta metallimateriaalista valmistettu suojus (lyijyseula on tehokkaampi). Tämä on yleisin menetelmä, jota useimmat kehittäjät käyttävät luodessaan gamma- ja röntgenlaskuria.

"Pehmeän" beetasäteilyn rekisteröinti.

TO Kuten olemme jo maininneet, pehmeän beetasäteilyn (säteily, jolla on alhaiset energiaominaisuudet ja suhteellisen matala taajuus) rekisteröinti on melko vaikea tehtävä. Tätä varten on varmistettava mahdollisuus helpompi tunkeutuminen rekisteröintikammioon. Näitä tarkoituksia varten erityinen ohut toimiva ikkuna, joka on yleensä valmistettu kiilteestä tai polymeerikalvosta, mikä ei käytännössä aiheuta esteitä tämän tyyppisen beetasäteilyn tunkeutumiselle ionisaatiokammioon. Tässä tapauksessa anturin runko itse voi toimia katodina, ja anodi on lineaaristen elektrodien järjestelmä, jotka on jakautunut tasaisesti ja asennettu eristimiin. Rekisteröintiikkuna tehdään loppuversiossa ja tässä tapauksessa vain ohut kiillekalvo jää beetahiukkasten tielle. Tällaisilla laskureilla varustetuissa annosmittareissa gammasäteily rekisteröidään sovelluksena ja itse asiassa nimellä lisämahdollisuus. Ja jos haluat päästä eroon gamma-kvanttien rekisteröinnistä, katodin pinta on minimoitava.

Kuva 8. Päätyasennettavan Geiger-laskurin laite.

KANSSA On syytä huomata, että laskurit pehmeiden beetahiukkasten määrittämiseen luotiin melko kauan sitten ja niitä käytettiin menestyksekkäästi viime vuosisadan toisella puoliskolla. Niistä yleisimpiä olivat anturit, kuten SBT10 Ja SI8B , jossa oli ohutseinäiset kiille toimivat ikkunat. Nykyaikaisempi versio tästä laitteesta Beta-5 työskentelyikkunan pinta-ala on noin 37 neliömetriä, suorakaiteen muotoinen kiillemateriaalista. Tällaisille herkän elementin kokoisille laite pystyy rekisteröimään noin 500 pulssia/μR koboltilla mitattuna - 60. Samalla hiukkasten havaitsemisteho on jopa 80 prosenttia. Muut tämän laitteen indikaattorit ovat seuraavat: sen oma kohina on 2,2 pulssia/s, energiantunnistusalue on 0,05 - 3 MeV, kun taas pehmeän beetasäteilyn määrittämisen alaraja on 0,1 MeV.

Kuva 9. Lopeta beeta-gamma-laskuri Beta-5.

JA Luonnollisesti se on mainitsemisen arvoinen Geiger-Muller laskee, joka pystyy havaitsemaan alfahiukkasia. Jos pehmeän beetasäteilyn rekisteröiminen tuntuu melko vaikealta tehtävältä, alfahiukkasen, jopa korkean energia-indikaattorin, havaitseminen on vielä vaikeampaa. Tämä ongelma voidaan ratkaista vain pienentämällä työikkunan paksuutta asianmukaisesti paksuuteen, joka riittää alfahiukkasen kulkeutumiseen anturin tallennuskammioon, sekä tuomalla syöttöikkuna lähes kokonaan lähemmäksi alfahiukkassäteilyn lähde. Tämän etäisyyden tulee olla 1 mm. On selvää, että tällainen laite havaitsee automaattisesti kaiken muun tyyppisen säteilyn ja melko korkealla tehokkuudella. Asialla on sekä positiivinen että negatiivinen puoli:

Positiivinen – tällaista laitetta voidaan käyttää laajimpaan radioaktiivisen säteilyn analyysiin

Negatiivinen - kustannuksella yliherkkyys, syntyy huomattava määrä kohinaa, joka vaikeuttaa vastaanotettujen rekisteröintitietojen analysointia.

TO Lisäksi liian ohut kiilletyöikkuna, vaikka se lisää laskurin ominaisuuksia, on kuitenkin ionisaatiokammion mekaanisen lujuuden ja tiiviyden kustannuksella, varsinkin kun itse ikkunassa on melko suuri työpinta-ala. Vertailun vuoksi edellä mainitsemissamme SBT10- ja SI8B-laskureissa, joiden työikkunapinta-ala on noin 30 neliömetriä, kiillekerroksen paksuus on 13 - 17 mikronia ja tallennusta varten vaaditulla paksuudella. 4-5 mikronin alfahiukkasia, ikkunaan voidaan tehdä vain enintään 0,2 neliömetriä, puhumme SBT9-mittarista.

NOIN Rekisteröintityöikkunan suurta paksuutta voidaan kuitenkin kompensoida radioaktiivisen kohteen läheisyydellä, ja päinvastoin, kiilleikkunan suhteellisen pienellä paksuudella on mahdollista rekisteröidä alfahiukkanen jo suurempi etäisyys, yli 1-2 mm. Kannattaa antaa esimerkki: ikkunan paksuudella 15 mikronia asti alfasäteilyn lähteen lähestymisen tulisi olla alle 2 mm, kun taas alfahiukkasten lähteenä ymmärretään plutonium-239-säteilijä, jolla on säteilyä. energia 5 MeV. Jatketaan, syöttöikkunan paksuudella 10 mikronia asti, alfahiukkasia on mahdollista rekisteröidä jopa 13 mm:n etäisyydeltä, jos teemme kiilleikkunan, jonka paksuus on enintään 5 mikronia, niin alfasäteily rekisteröidään klo. 24 mm etäisyys jne. Toinen tärkeä parametri, joka vaikuttaa suoraan kykyyn havaita alfahiukkasia, on niiden energiaindikaattori. Jos alfahiukkasen energia on yli 5 MeV, niin minkä tahansa tyyppisen työikkunan paksuuden rekisteröintietäisyys kasvaa vastaavasti, ja jos energia on pienempi, etäisyyttä on pienennettävä, kunnes se on täysin mahdotonta. pehmeän alfasäteilyn rekisteröinnistä.

E yksi vielä tärkeä pointti, joka mahdollistaa alfa-laskurin herkkyyden lisäämisen, on gammasäteilyn rekisteröintikyvyn heikkeneminen. Tätä varten riittää, että katodin geometriset mitat minimoidaan, ja gammafotonit kulkevat tallennuskammion läpi aiheuttamatta ionisaatiota. Tällä toimenpiteellä voidaan vähentää gammasäteiden vaikutusta ionisaatioon tuhansia ja jopa kymmeniä tuhansia kertoja. Beetasäteilyn vaikutusta tallennuskammioon ei ole enää mahdollista eliminoida, mutta tästä tilanteesta on melko yksinkertainen tapa päästä eroon. Ensin kirjataan alfa- ja beetasäteily kokonaistyypistä, sitten asennetaan paksu paperisuodatin ja tehdään toinen mittaus, joka rekisteröi vain beetahiukkasia. Alfasäteilyn määrä lasketaan tässä tapauksessa kokonaissäteilyn ja erillisen beetasäteilyn laskenta-indikaattorin erotuksena.

Esimerkiksi , kannattaa tarjota ominaisuuksia moderni laskuri Beta-1, jonka avulla voit rekisteröidä alfa-, beeta- ja gammasäteilyä. Nämä ovat indikaattorit:

• herkän elementin työalueen pinta-ala on 7 neliömetriä;
• kiillekerroksen paksuus on 12 mikronia (plutoniumin alfahiukkasten tehokas tunnistusetäisyys on 239, noin 9 mm. Koboltilla - 60 säteilyherkkyys saavutetaan luokkaa 144 pulssia/μR);
• säteilyn mittaustehokkuus alfa-hiukkasille - 20% (plutoniumille - 239), beetahiukkasille - 45% (talliumille -204) ja gamma-kvanteille - 60% (koostumukselle strontium - 90, yttrium - 90);
• annosmittarin oma tausta on noin 0,6 pulssia/s;
• Anturi on suunniteltu rekisteröimään gammasäteilyä, jonka energia on välillä 0,05 MeV - 3 MeV, ja beetahiukkasia, joiden energia on yli 0,1 MeV alarajalla, ja alfahiukkasia, joiden energia on 5 MeV tai enemmän.

Kuva 10. Päätyyn asennettu alfa-beta-gamma-laskuri Beta-1.

TO Tietysti on edelleen melko laaja valikoima laskureita, jotka on suunniteltu kapeampaan ja ammattikäyttöön. Tällaisilla laitteilla on numero Lisäasetukset ja vaihtoehdot (sähköiset, mekaaniset, radiometriset, ilmastolliset jne.), joihin kuuluu monia erityisehdot ja mahdollisuuksia. Emme kuitenkaan keskity niihin. Loppujen lopuksi ymmärryksen vuoksi perusperiaatteet Toiminnot Geiger-Muller laskee , yllä kuvatut mallit ovat aivan riittäviä.

SISÄÄN On myös tärkeää mainita, että on olemassa erityisiä alaluokkia Geiger laskee , jotka on erityisesti suunniteltu määrittämään erilaisia ​​tyyppejä muuta säteilyä. Esimerkiksi ultraviolettisäteilyn määrän määrittämistä, koronapurkauksen periaatteella toimivien hitaiden neutronien rekisteröintiä ja määrittämistä ei oteta huomioon eikä muita vaihtoehtoja, jotka eivät liity suoraan tähän aiheeseen.

Geiger-laskuri on pääanturi säteilyn mittaamiseen. Se havaitsee gamma-, alfa-, beetasäteilyn ja röntgensäteet. Omistaa eniten yliherkkyys verrattuna muihin säteilyn havaitsemismenetelmiin, esimerkiksi ionisaatiokammioihin. Tämä pääsyy sen laajalle levinneelle. Muita säteilyn mittausantureita käytetään hyvin harvoin. Lähes kaikki säteilyvalvontalaitteet perustuvat Geiger-laskuriin. Ne ovat massatuotettuja, ja laitteita on eri tasoilla: sotilastason annosmittareista kiinalaisiin kulutustavaroihin. Nykyään minkään säteilyn mittauslaitteen ostaminen ei ole ongelma.

Ei kauan sitten dosimetrisiä laitteita ei ollut laajalti levitetty. Joten vuoteen 1986 mennessä Tšernobylin onnettomuuden aikana kävi ilmi, että väestöllä ei yksinkertaisesti ollut säteilynvalvontalaitteita, mikä muuten pahensi entisestään katastrofin seurauksia. Samaan aikaan radioamatöörien ja teknisen luovuuden piirien leviämisestä huolimatta Geiger-laskereita ei myyty kaupoissa, joten kotitekoisten annosmittareiden valmistaminen oli mahdotonta.

Kuinka Geiger-laskurit toimivat

Tämä on sähköinen tyhjiölaite, jonka toimintaperiaate on erittäin yksinkertainen. Radioaktiivisen säteilyn anturi on metalli- tai lasikammio, jossa on metallointi ja joka on täytetty purkautuneella inertillä kaasulla. Elektrodi asetetaan kammion keskelle. Kammion ulkoseinät on kytketty korkeajännitelähteeseen (yleensä 400 volttia). Sisäinen elektrodi on kytketty herkälle vahvistimelle. Ionisoiva säteily (säteily) on hiukkasvirta. Ne kirjaimellisesti siirtävät elektroneja suurjännitekatodista anodifilamentteihin. Siihen yksinkertaisesti indusoidaan jännite, joka voidaan jo mitata kytkemällä se vahvistimeen.

Geiger-laskurin korkea herkkyys johtuu lumivyöryefektistä. Energia, jonka vahvistin havaitsee lähdössä, ei ole ionisoivan säteilyn lähteen energiaa. Tämä on itse annosmittarin suurjännitevirtalähteen energia. Läpäisevä hiukkanen siirtää vain elektronin (energiavarauksen, joka muuttuu mittarin havaitsemaksi virraksi). Elektrodien väliin syötetään kaasuseos, joka koostuu jalokaasuista: argonista, neonista. Se on suunniteltu sammuttamaan suurjännitepurkauksia. Jos tällainen purkautuminen tapahtuu, se on laskurin väärä toiminta. Seuraava mittauspiiri jättää tällaiset päästöt huomioimatta. Lisäksi suurjännitevirtalähde on myös suojattava niiltä.

Geiger-laskurin tehopiiri tarjoaa useiden mikroampeerien lähtövirran 400 voltin lähtöjännitteellä. Syöttöjännitteen tarkka arvo määritetään kullekin mittarimerkille sen teknisten eritelmien mukaisesti.

Geiger-laskurin ominaisuudet, herkkyys, tallennettu säteily

Geiger-laskurin avulla gamma- ja beetasäteily voidaan havaita ja mitata suurella tarkkuudella. Valitettavasti säteilyn tyyppiä ei voida tunnistaa suoraan. Tämä tehdään epäsuorasti asentamalla esteitä anturin ja tutkittavan kohteen tai maaston väliin. Gammasäteet ovat erittäin läpinäkyviä ja niiden tausta ei muutu. Jos annosmittari on havainnut beetasäteilyä, erottimen asentaminen, jopa ohut metallilevy, estää lähes kokonaan beetahiukkasten virtauksen.

Aiemmin yleisissä henkilökohtaisissa annosmittareissa DP-22 ja DP-24 ei käytetty Geiger-laskuria. Sen sijaan käytettiin ionisaatiokammio-anturia, joten herkkyys oli hyvin alhainen. Nykyaikaiset Geiger-laskereita käyttävät dosimetriset laitteet ovat tuhansia kertoja herkempiä. Niitä voidaan käyttää auringon taustasäteilyn luonnollisten muutosten tallentamiseen.

Geiger-laskurin merkittävä ominaisuus on sen herkkyys, joka on kymmeniä ja satoja kertoja suurempi kuin vaadittu taso. Jos käynnistät tiskin täysin suojatussa lyijykammiossa, se näyttää valtavan luonnollisen säteilytaustan. Nämä lukemat eivät ole itse mittarin suunnitteluvirhe, joka on todennettu useilla laboratoriotesteillä. Tällaiset tiedot ovat seurausta avaruuden luonnollisesta säteilytaustasta. Kokeilu osoittaa vain, kuinka herkkä Geiger-laskuri on.

Erityisesti tämän parametrin mittaamiseen tekniset tiedot"Imp-mikrosekuntilaskurin herkkyyden" arvo (pulsseja mikrosekunnissa) näytetään. Mitä enemmän näitä impulsseja, sitä suurempi herkkyys.

Säteilymittaus Geiger-laskurilla, annosmittaripiiri

Annosmittaripiiri voidaan jakaa kahteen toiminnalliseen moduuliin: suurjännitevirtalähteeseen ja mittauspiiriin. Korkeajännitevirtalähde - analoginen piiri. Digitaalisten annosmittareiden mittausmoduuli on aina digitaalinen. Tämä on pulssilaskuri, joka näyttää vastaavan arvon numeroiden muodossa instrumenttiasteikolla. Säteilyannoksen mittaamiseksi on tarpeen laskea pulssit minuutissa, 10, 15 sekuntia tai muita arvoja. Mikrokontrolleri laskee pulssien määrän uudelleen erityinen merkitys annosmittarin asteikolla standardisäteilyn yksiköissä. Tässä ovat yleisimmät:

• röntgenkuvaus (yleensä käytetään mikroröntgeniä);
• Sievert (mikrosievert - mSv);
• Gray, olen iloinen
• vuotiheys mikrowatteina/m2.

Sieverti on suosituin säteilyn mittayksikkö. Kaikki normit liittyvät siihen, lisälaskelmia ei tarvita. Rem on yksikkö, jolla määritetään säteilyn vaikutus biologisiin kohteisiin.

Kaasupurkaus Geiger-laskurin vertailu puolijohdesäteilyanturilla

Geiger-laskuri on kaasupurkauslaite, ja mikroelektroniikan nykyaikainen trendi on päästä niistä eroon kaikkialla. Puolijohdesäteilyantureista on kehitetty kymmeniä versioita. Niiden tallentaman taustasäteilyn taso on huomattavasti korkeampi kuin Geiger-laskurien. Puolijohdeanturin herkkyys on huonompi, mutta sillä on toinen etu - tehokkuus. Puolijohteet eivät vaadi suurjännitetehoa. Ne sopivat hyvin akkukäyttöisiin kannettaviin annosmittareihin. Toinen etu on alfa-hiukkasten rekisteröinti. Mittarin kaasutilavuus on huomattavasti suurempi kuin puolijohdeanturilla, mutta sen mitat ovat silti hyväksyttäviä kannettaville laitteille.

Alfa-, beeta- ja gammasäteilyn mittaus

Gammasäteily on helpoin mitata. Tämä elektromagneettinen säteily, joka on fotonivirta (valo on myös fotonivirta). Toisin kuin valo, sillä on paljon korkeampi taajuus ja hyvin lyhyt aallonpituus. Tämä mahdollistaa sen tunkeutumisen atomien läpi. Väestönsuojelussa gammasäteily on läpäisevää säteilyä. Se tunkeutuu talojen, autojen, erilaisten rakenteiden seinien läpi ja pysyy vain useiden metrien maa- tai betonikerroksella. Gamma-kvanttien rekisteröinti tapahtuu annosmittarin kalibroinnilla auringon luonnollisen gammasäteilyn mukaan. Säteilylähteitä ei tarvita. Se on täysin eri asia beeta- ja alfasäteilyn kanssa.

Jos ionisoivaa säteilyä α (alfasäteily) tulee ulkoisista esineistä, se on melkein vaaratonta ja edustaa heliumatomien ytimien virtaa. Näiden hiukkasten alue ja läpäisevyys on pieni - muutama mikrometri (maksimimillimetri) - riippuen väliaineen läpäisevyydestä. Tämän ominaisuuden ansiosta Geiger-laskuri ei melkein rekisteröi sitä. Samalla alfasäteilyn tallentaminen on tärkeää, koska nämä hiukkaset ovat erittäin vaarallisia, kun ne tunkeutuvat kehoon ilman, ruoan tai veden kanssa. Geiger-laskuria käytetään rajoitetusti niiden havaitsemiseen. Erityiset puolijohdeanturit ovat yleisempiä.

Geiger-laskuri havaitsee beetasäteilyn täydellisesti, koska beetahiukkanen on elektroni. Se voi lentää satoja metrejä ilmakehässä, mutta imeytyy hyvin metallipintoihin. Tässä suhteessa Geiger-laskimessa on oltava kiilleikkuna. Metallikammio on valmistettu pienellä seinämäpaksuudella. Sisäisen kaasun koostumus valitaan siten, että varmistetaan pieni painehäviö. Beetasäteilyn ilmaisin asetetaan etäanturiin. Tällaiset annosmittarit eivät ole kovin yleisiä jokapäiväisessä elämässä. Nämä ovat pääasiassa sotilastuotteita.

Henkilökohtainen annosmittari Geiger-laskurilla

Tämä laiteluokka on erittäin herkkä, toisin kuin vanhentuneet ionisaatiokammioilla varustetut mallit. Luotettavia malleja tarjoavat monet kotimaiset valmistajat: Terra, MKS-05, DKR, Radex, RKS. Nämä ovat kaikki erillisiä laitteita, joiden tiedot näkyvät näytöllä vakiomittayksiköinä. On olemassa tila, jossa näytetään kertynyt säteilyannos ja hetkellinen taustataso.

Lupaava suunta on kotitalouksien annosmittari-kiinnitys älypuhelimeen. Tällaisia ​​laitteita valmistavat ulkomaiset valmistajat. He ovat rikkaita tekniset valmiudet, on toiminto lukemien tallentamiseen, laskemiseen, uudelleenlaskemiseen ja säteilyn summaamiseen päivien, viikkojen, kuukausien ajalta. Toistaiseksi näiden laitteiden kustannukset ovat alhaisten tuotantomäärien vuoksi melko korkeat.

Kotitekoiset annosmittarit, miksi niitä tarvitaan?

Geiger-laskuri on annosmittarin erityinen elementti, joka on täysin saavuttamaton itsetuotantoon. Lisäksi sitä löytyy vain annosmittareista tai myydään erikseen radioliikkeissä. Jos tämä anturi on saatavilla, kaikki muut annosmittarin komponentit voidaan koota itsenäisesti erilaisten kulutuselektroniikan osista: televisioista, emolevyistä jne. Radioamatöörisivustoilla ja -foorumeilla on nyt tarjolla noin tusinaa mallia. Ne kannattaa kerätä, koska nämä ovat todistetuimpia vaihtoehtoja yksityiskohtaiset oppaat asennusta ja käyttöönottoa varten.

Geiger-laskurin kytkentäpiiri tarkoittaa aina korkeajännitelähteen läsnäoloa. Tyypillinen käyttöjännite mittari - 400 volttia. Se saadaan käyttämällä estävää generaattoripiiriä, ja tämä on eniten monimutkainen elementti dosimetrikaaviot. Laskurilähtö voidaan liittää matalataajuiseen vahvistimeen ja laskea kaiuttimen napsautuksia. Tämä annosmittari on koottu sisään hätätilanteessa, kun tuotantoon ei käytännössä ole aikaa. Teoriassa Geiger-laskurin lähtö voidaan kytkeä kodinkoneiden, kuten tietokoneen, äänituloon.

Kotitekoiset annosmittarit, jotka sopivat tarkkoihin mittauksiin, on koottu mikrokontrollereihin. Ohjelmointitaitoja tässä ei tarvita, koska ohjelma on kirjoitettu valmiiksi vapaa pääsy. Vaikeudet ovat tyypillisiä kotielektroniikan tuotannossa: piirilevyn hankinta, radiokomponenttien juottaminen, kotelon valmistus. Kaikki tämä ratkaistaan ​​pienessä työpajassa. Kotitekoisia annosmittareita Geiger-laskureista valmistetaan tapauksissa, joissa:

• ei ole mahdollista ostaa valmista annosmittaria;
• tarvitset laitteen, jolla on erityisominaisuudet;
• On tarpeen tutkia annosmittarin rakentamis- ja asennusprosessia.

Kotitekoinen annosmittari on kalibroitu luonnollinen tausta käyttämällä toista annosmittaria. Tämä päättää rakennusprosessin.

Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommentteihin artikkelin alla. Me tai vieraamme vastaamme niihin mielellämme

Halusimme siitä tai emme, säteily on lujasti tunkeutunut elämäämme, eikä se katoa. Meidän on opittava elämään tämän ilmiön kanssa, joka on sekä hyödyllinen että vaarallinen. Säteily ilmenee näkymättömänä ja huomaamattomana säteilynä, jota ilman erikoislaitteita on mahdoton havaita.

Hieman säteilyn historiaa

Röntgensäteet löydettiin vuonna 1895. Vuotta myöhemmin uraanin radioaktiivisuus löydettiin, myös röntgensäteiden yhteydessä. Tiedemiehet ymmärsivät kohtaavansa täysin uusia, tähän asti näkemättömiä luonnonilmiöitä. Mielenkiintoista on, että säteilyilmiö havaittiin useita vuosia aikaisemmin, mutta sille ei kiinnitetty mitään merkitystä, vaikka Nikola Tesla ja muutkin Edisonin laboratorion työntekijät saivat palovammoja röntgensäteistä. Terveysvahinko katsottiin mistä tahansa, mutta ei säteistä, joita elävät olennot eivät olleet koskaan kohdanneet sellaisina annoksina. 1900-luvun alussa alkoi ilmestyä artikkeleita aiheesta haitallinen toiminta säteilyä eläimiin. Tällekään ei annettu mitään merkitystä ennen sensaatiomaista tarinaa "radiumtyttöjen" kanssa - valoisia kelloja valmistavan tehtaan työntekijöistä. He vain kastelevat harjat kielensä kärjellä. Joidenkin kauheaa kohtaloa ei eettisistä syistä edes julkaistu, ja se jäi vain lääkäreiden vahvojen hermojen koetukseksi.

Vuonna 1939 fyysikko Lise Meitner, joka yhdessä Otto Hahnin ja Fritz Strassmannin kanssa kuuluu ihmisiin, jotka jakoivat uraanin ytimen ensimmäisenä maailmassa, räjähti vahingossa ketjureaktion mahdollisuudesta, ja siitä hetkestä lähtien Alkoi pommin luomista koskevien ideoiden ketjureaktio, nimittäin pommin, eikä ollenkaan "rauhanomainen atomi", josta 1900-luvun verenhimoiset poliitikot eivät tietenkään olisi antaneet penniäkään. Ne, jotka olivat "tietämässä", tiesivät jo, mihin tämä johtaisi, ja atomikilpa alkoi.

Miten Geiger-Müller-laskuri ilmestyi?

Ernst Rutherfordin laboratoriossa työskennellyt saksalainen fyysikko Hans Geiger ehdotti vuonna 1908 "varattujen hiukkasten" laskurin toimintaperiaatetta. edelleen kehittäminen jo tunnettu ionisaatiokammio, joka oli matalapaineisella kaasulla täytetty sähkökondensaattori. Pierre Curie käytti sitä vuonna 1895 kaasujen sähköisten ominaisuuksien tutkimiseen. Geiger sai idean käyttää sitä ionisoivan säteilyn havaitsemiseen juuri siksi, että näillä säteilyillä oli suora vaikutus kaasun ionisaatioasteeseen.

Vuonna 1928 Walter Müller loi Geigerin johdolla useita erilaisia ​​säteilylaskureita, jotka on suunniteltu rekisteröimään erilaisia ​​ionisoivia hiukkasia. Laskurien luominen oli erittäin kiireellinen tarve, jota ilman radioaktiivisten aineiden tutkimusta ei voitu jatkaa, koska fysiikka kokeellisena tieteenä on mahdotonta ajatella ilman mittalaitteita. Geiger ja Müller työskentelivät määrätietoisesti luodakseen laskureita, jotka olivat herkkiä jokaiselle löydetylle säteilytyypille: α, β ja γ (neutronit löydettiin vasta vuonna 1932).

Geiger-Muller-laskuri osoittautui yksinkertaiseksi, luotettavaksi, halvaksi ja käytännölliseksi säteilyilmaisimeksi. Vaikka se ei ole tarkin instrumentti tietyntyyppisten hiukkasten tai säteilyn tutkimiseen, se soveltuu erinomaisesti ionisoivan säteilyn voimakkuuden yleismittaukseen. Ja yhdessä muiden ilmaisimien kanssa, fyysikot käyttävät sitä tarkimmat mittaukset kokeiden aikana.

Ionisoiva säteily

Geiger-Muller-laskurin toiminnan ymmärtämiseksi on hyödyllistä ymmärtää ionisoivaa säteilyä yleensä. Määritelmän mukaan nämä sisältävät kaiken, mikä voi aiheuttaa aineen ionisaatiota hyvässä kunnossa. Tämä vaatii tietyn määrän energiaa. Esimerkiksi radioaallot tai edes ultraviolettivalo eivät ole ionisoivaa säteilyä. Raja alkaa "kovalla ultravioletilla", joka tunnetaan myös nimellä "pehmeä röntgenkuva". Tämä tyyppi on fotonityyppinen säteily. Suurienergisiä fotoneja kutsutaan yleensä gamma-kvanteiksi.

Ernst Rutherford jakoi ensimmäisenä ionisoivan säteilyn kolmeen tyyppiin. Tämä tehtiin kokeellisessa asetelmassa käyttämällä magneettikenttää tyhjiössä. Myöhemmin kävi ilmi, että tämä on:

α - heliumatomien ytimet
β - korkeaenergiset elektronit
γ - gamma-kvanti (fotonit)

Myöhemmin löydettiin neutroneja. Alfahiukkaset tukkeutuvat helposti jopa tavallisella paperilla, beetahiukkasilla on hieman suurempi tunkeutumiskyky ja gammasäteillä on suurin tunkeutumiskyky. Neutronit ovat vaarallisimpia (jopa useiden kymmenien metrien etäisyydellä ilmassa!). Sähköisen neutraaliudensa vuoksi ne eivät ole vuorovaikutuksessa aineen molekyylien elektronikuorten kanssa. Mutta kun ne pääsevät atomiytimeen, jonka todennäköisyys on melko korkea, ne johtavat sen epävakauteen ja hajoamiseen, jolloin muodostuu yleensä radioaktiivisia isotooppeja. Ja ne, jotka vuorostaan ​​hajoavat, muodostavat itse koko ionisoivan säteilyn "kimpun". Pahinta on, että säteilytetystä esineestä tai elävästä organismista tulee itse säteilyn lähde useiksi tunteiksi ja päiviksi.

Geiger-Muller laskurin rakenne ja toimintaperiaate

Geiger-Muller-kaasupurkauslaskuri valmistetaan yleensä tiivistetystä putkesta, lasista tai metallista, josta ilma poistetaan ja sen sijaan lisätään inerttiä kaasua (neonia tai argonia tai molempien seosta) matalassa paineessa. , johon on sekoitettu halogeeneja tai alkoholia. Ohut lanka venytetään putken akselia pitkin, ja metallisylinteri sijaitsee koaksiaalisesti sen kanssa. Sekä putki että lanka ovat elektrodeja: putki on katodi ja lanka on anodi. Miinus vakiojännitelähteestä on kytketty katodiin ja plus vakiojännitelähteestä on kytketty anodiin suuren vakioresistanssin kautta. Sähköisesti saadaan jännitteenjakaja, jonka keskipisteessä (vastuksen ja mittarin anodin risteyksessä) jännite on lähes yhtä suuri kuin lähteen jännite. Tämä on yleensä useita satoja voltteja.

Kun ionisoiva hiukkanen lentää putken läpi, jo korkean intensiteetin sähkökentässä olevat inertin kaasun atomit kokevat törmäyksiä tämän hiukkasen kanssa. Hiukkasen törmäyksen aikana vapauttama energia riittää erottamaan elektronit kaasuatomeista. Syntyvät sekundääriset elektronit pystyvät itse muodostamaan uusia törmäyksiä ja siten saadaan aikaan kokonainen elektronien ja ionien lumivyöry. Sähkökentän vaikutuksesta elektronit kiihtyvät kohti anodia ja positiivisesti varautuneet kaasu-ionit kiihtyvät kohti putken katodia. Siten syntyy sähkövirtaa. Mutta koska hiukkasen energia on jo kulutettu törmäyksiin, kokonaan tai osittain (hiukkanen lensi putken läpi), niin ionisoitujen kaasuatomien syöttö loppuu, mikä on toivottavaa ja jollakin varmistetaan. lisätoimenpiteitä, josta puhumme laskurin parametrien analysoinnin yhteydessä.

Kun varautunut hiukkanen tulee Geiger-Muller-laskuriin, putken resistanssi putoaa tuloksena olevan virran vuoksi ja sen mukana jännitteenjakajan keskipisteen jännite, josta keskusteltiin edellä. Sitten putken vastus palautuu sen vastuksen lisääntymisen vuoksi, ja jännite tulee jälleen samaksi. Siten saamme negatiivisen jännitepulssin. Laskemalla impulssit voimme arvioida ohittavien hiukkasten lukumäärän. Sähkökentän voimakkuus on erityisen suuri lähellä anodia sen pienen koon vuoksi, mikä tekee laskurista herkemmän.

Geiger-Muller laskurit

Nykyaikaiset Geiger-Muller-laskurit ovat saatavilla kahtena pääversiona: "klassinen" ja litteä. Klassinen tiski on valmistettu ohutseinäisestä metalliputkesta, jossa on aallotus. Mittarin aallotettu pinta tekee putkesta jäykän, ulkoisen ilmanpaineen kestävän eikä anna sen rypistyä vaikutuksensa alaisena. Putken päissä on lasista tai lämpökovettuvasta muovista valmistetut tiivistyseristeet. Ne sisältävät myös liitinsuojukset laitteen piiriin kytkemistä varten. Putki on merkitty ja päällystetty kestävällä eristävällä lakalla, ottamatta huomioon tietenkään sen liittimiä. Liittimien napaisuus on myös osoitettu. Tämä on universaali laskuri kaikentyyppiselle ionisoivalle säteilylle, erityisesti beeta- ja gammasäteilylle.

Pehmeälle β-säteilylle herkät laskurit valmistetaan eri tavalla. Beetahiukkasten lyhyen kantaman vuoksi ne on tehtävä litteiksi, kiille-ikkunalla, joka estää heikosti beetasäteilyä, yksi tällaisen laskurin vaihtoehdoista on säteilyanturi BETA-2. Mittareiden kaikki muut ominaisuudet määräytyvät materiaalien mukaan, joista ne on valmistettu.

Laskurit, jotka on suunniteltu havaitsemaan gammasäteilyä, sisältävät katodin, joka on valmistettu metalleista, joilla on korkea varausluku, tai ne on päällystetty sellaisilla metalleilla. Gammafotonit ionisoivat kaasua erittäin huonosti. Mutta gammafotonit pystyvät tyrmäämään monia toissijaisia ​​elektroneja katodista, jos se valitaan asianmukaisesti. Beetahiukkasten Geiger-Muller-laskurit on tehty ohuilla ikkunoilla, jotta hiukkaset läpäisivät paremmin, koska ne ovat tavallisia elektroneja, jotka ovat juuri saaneet enemmän energiaa. Ne ovat vuorovaikutuksessa aineen kanssa erittäin hyvin ja menettävät nopeasti tämän energian.

Alfahiukkasten tapauksessa tilanne on vielä pahempi. Joten huolimatta erittäin kunnollisesta energiasta, useiden MeV: n luokkaa, alfahiukkaset vuorovaikuttavat erittäin voimakkaasti polullaan olevien molekyylien kanssa ja menettävät nopeasti energiaa. Jos ainetta verrataan metsään ja elektronia luotiin, niin alfahiukkasia on verrattava metsän läpi törmäävään tankkiin. Perinteinen laskuri reagoi kuitenkin hyvin α-säteilyyn, mutta vain useiden senttimetrien etäisyydeltä.

Ionisoivan säteilyn tason objektiiviseen arviointiin annosmittareita Yleismittarit on usein varustettu kahdella rinnakkain toimivalla laskurilla. Toinen on herkempi α- ja β-säteilylle ja toinen γ-säteille. Tämä kahden laskurin käyttöjärjestelmä on toteutettu annosmittarissa RADEX RD1008 ja dosimetri-radiometrissä RADEKS MKS-1009, johon laskuri on asennettu BETA-2 Ja BETA-2M. Joskus laskurien väliin asetetaan tanko tai levy, joka sisältää kadmiumia. Kun neutronit osuvat tällaiseen tankoon, syntyy γ-säteilyä, joka tallennetaan. Tämä tehdään neutronisäteilyn havaitsemiseksi, jolle yksinkertaiset Geiger-laskurit ovat käytännössä epäherkkiä. Toinen tapa on päällystää kotelo (katodi) epäpuhtauksilla, jotka voivat aiheuttaa herkkyyttä neutroneille.

Kaasuun lisätään halogeeneja (kloori, bromi) purkauksen nopeaksi sammuttamiseksi. Alkoholihöyry palvelee myös samaa tarkoitusta, vaikka alkoholi on tässä tapauksessa lyhytikäistä (tämä on yleensä alkoholin ominaisuus) ja "raittistunut" mittari alkaa jatkuvasti "soida", eli se ei voi toimia tarkoitetussa tilassa . Tämä tapahtuu jossain sen jälkeen, kun 1e9 pulssia (miljardi) on havaittu, mikä ei ole niin paljon. Halogeeneilla varustetut mittarit ovat paljon kestävämpiä.

Geiger-laskurien parametrit ja toimintatavat

Geiger-laskurien herkkyys.

Laskurin herkkyys arvioidaan referenssilähteestä tulevien mikroröntogeenien määrän ja tämän säteilyn aiheuttamien pulssien lukumäärän suhteena. Koska Geiger-laskereita ei ole suunniteltu mittaamaan hiukkasenergiaa, tarkka estimointi on vaikeaa. Laskurit kalibroidaan käyttämällä vertailuisotooppilähteitä. On huomattava, että tämä parametri klo eri tyyppejä laskurit voivat vaihdella suuresti, alla on yleisimpien Geiger-Müller-laskurien parametrit:

Geiger-Muller laskuri Beta-2- 160 ÷ 240 imp/µR

Geiger-Muller laskuri Beta-1- 96 ÷ 144 imp/µR

Geiger-Muller laskuri SBM-20- 60 ÷ 75 imp/µR

Geiger-Muller laskuri SBM-21- 6,5 ÷ 9,5 imp/µR

Geiger-Muller laskuri SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imp/μR

Sisäänkäynnin ikkuna-alue tai työalue

Säteilyanturin alue, jonka läpi radioaktiiviset hiukkaset lentävät. Tämä ominaisuus liittyy suoraan anturin mittoihin. Mitä suurempi alue, sitä enemmän hiukkasia Geiger-Muller-laskuri kerää. Tyypillisesti tämä parametri ilmoitetaan neliösenttimetrinä.

Geiger-Muller laskuri Beta-2- 13,8 cm 2

Geiger-Muller laskuri Beta-1- 7 cm2

Tämä jännite vastaa suunnilleen toimintakäyrän keskikohtaa. Toimintaominaisuus on tasainen osa tallennettujen pulssien lukumäärän riippuvuudesta jännitteestä, minkä vuoksi sitä kutsutaan myös "tasangoksi". Tässä vaiheessa se saavutetaan suurin nopeus työ (ylempi mittausraja). Tyypillinen arvo on 400 V.

Laskurin toiminta-ominaisuuden leveys.

Tämä on ero kipinän läpilyöntijännitteen ja ominaiskäyrän tasaisen osan lähtöjännitteen välillä. Tyypillinen arvo on 100 V.

Mittarin toimintaominaisuuksien kaltevuus.

Kaltevuus mitataan prosentteina pulsseista volttia kohti. Se luonnehtii mittausten tilastollista virhettä (pulssien lukumäärän laskeminen). Tyypillinen arvo on 0,15 %.

Mittarin sallittu käyttölämpötila.

Yleiskäyttöisille mittareille -50 ... +70 celsiusastetta. Tämä on erittäin tärkeä parametri, jos mittari toimii kammioissa, kanavissa ja muissa monimutkaisten laitteiden paikoissa: kiihdyttimet, reaktorit jne.

Laskurin työresurssi.

Pulssien kokonaismäärä, jonka mittari rekisteröi ennen kuin sen lukemat alkavat muuttua vääriksi. Orgaanisia lisäaineita sisältävillä laitteilla itsesammutus on tyypillisesti 1e9 (kymmenestä yhdeksänteen potenssiin eli miljardi). Resurssi lasketaan vain, jos mittariin on kytketty käyttöjännite. Jos laskuri yksinkertaisesti tallennetaan, tätä resurssia ei kuluteta.

Laske kuollutta aikaa.

Tämä on aika (palautumisaika), jonka aikana laskuri johtaa virtaa ohimenevän hiukkasen laukaisemisen jälkeen. Tällaisen ajan olemassaolo tarkoittaa, että pulssitaajuudella on yläraja ja tämä rajoittaa mittausaluetta. Tyypillinen arvo on 1e-4 s, mikä on kymmenen mikrosekuntia.

On huomioitava, että kuolleen ajan vuoksi anturi voi olla "mittakaavassa" ja olla hiljaa vaarallisimmalla hetkellä (esimerkiksi spontaani ketjureaktio tuotannossa). Tällaisia ​​tapauksia on sattunut, ja niiden torjumiseksi käytetään lyijysuoleja peittämään osa hätähälytysjärjestelmien antureista.

Mukautettu laskurin tausta.

Mitattu paksuseinäisissä lyijykammioissa mittareiden laadun arvioimiseksi. Tyypillinen arvo on 1 ... 2 pulssia minuutissa.

Geiger-laskurien käytännön sovellus

Neuvostoliiton ja nyt Venäjän teollisuus tuottaa monenlaisia ​​Geiger-Muller-laskuria. Tässä on joitain yleisiä merkkejä: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, Gamma-sarjan mittarit, sarjan päätemittarit Beeta"ja niitä on monia muitakin. Niitä kaikkia käytetään säteilyn seurantaan ja mittaamiseen: ydinteollisuuden laitoksissa, tiede- ja koulutuslaitoksissa, väestönsuojelussa, lääketieteessä ja jopa jokapäiväisessä elämässä. Tshernobylin onnettomuuden jälkeen kotitalouksien annosmittareita, joita väestö ei tiennyt edes nimeltä, ovat tulleet erittäin suosituiksi. Useita kotitalouksien annosmittareiden merkkejä on ilmestynyt. Kaikki käyttävät Geiger-Muller-laskuria säteilyanturina. Kotitalousannosmittareihin asennetaan yksi tai kaksi putkea tai päätylaskuria.

SÄTEILYMÄÄRIEN MITTAYKSIKÖT

Pitkään mittayksikkö P (röntgen) oli yleinen. SI-järjestelmään siirtyessä tulee kuitenkin muita yksiköitä. Röntgenkuvaus on altistusannoksen yksikkö, "säteilyn määrä", joka ilmaistaan ​​kuivassa ilmassa tuotettujen ionien lukumääränä. Annoksella 1 R 1 cm3:ssa ilmaa muodostuu 2,082e9 ioniparia (joka vastaa yhtä SGSE:n varausyksikköä). SI-järjestelmässä altistusannos ilmaistaan ​​kuloneina kilogrammaa kohti, ja röntgensäteillä tämä liittyy yhtälöön:

1 C/kg = 3876 R

Absorboitunut säteilyannos mitataan jouleina kilogrammaa kohti ja sitä kutsutaan harmaaksi. Tämä korvaa vanhentuneen rad-yksikön. Absorboitunut annosnopeus mitataan harmaina sekunnissa. Exposure dose rate (EDR), joka aiemmin mitattiin röntgensäteinä sekunnissa, mitataan nyt ampeereina kilogrammaa kohti. Vastaavaa säteilyannosta, jolla absorboitunut annos on 1 Gy (harmaa) ja säteilyn laatutekijä 1, kutsutaan Sievertiksi. Rem (röntgenkuvan biologinen vastine) on sievertin sadasosa, jota pidetään nykyään vanhentuneena. Tästä huolimatta kaikkia vanhentuneita yksiköitä käytetään edelleen erittäin aktiivisesti.

Pääkäsitteet säteilymittauksissa ovat annos ja teho. Annos on alkuainevarausten lukumäärä aineen ionisaatioprosessissa, ja teho on annoksen muodostumisnopeus aikayksikköä kohti. Ja millaisissa yksiköissä tämä ilmaistaan, on maku- ja mukavuusasia.

Pienikin annos on vaarallinen pitkäaikaisten seurausten kannalta elimistölle. Vaaran laskeminen on melko yksinkertaista. Esimerkiksi annosmittarisi näyttää 300 milliroentgeeniä tunnissa. Jos pysyt tässä paikassa yhden päivän, saat annoksen 24 * 0,3 = 7,2 röntgenia. Tämä on vaarallista ja sinun on poistuttava täältä mahdollisimman pian. Yleensä, jos havaitset jopa heikkoa säteilyä, sinun on siirryttävä pois siitä ja tarkistettava se jopa kaukaa. Jos hän "seuraa sinua", sinua voidaan "onnitella", neutronit ovat osuneet sinuun. Mutta jokainen annosmittari ei voi vastata niihin.

Säteilylähteille käytetään suuruutta, joka kuvaa hajoamisten määrää aikayksikköä kohti, ja sitä kutsutaan myös useilla eri yksiköillä: curie, becquerel, rutherford ja jotkut muut. Kaksi kertaa riittävällä aikaerolla mitatun aktiivisuuden määrä, jos se pienenee, mahdollistaa radioaktiivisen hajoamisen lain mukaisen ajan laskemisen, jolloin lähteestä tulee riittävän turvallinen.

Hallitsematon ionisoiva säteily missä tahansa muodossa on vaarallista. Siksi sen rekisteröintiä, seurantaa ja kirjanpitoa tarvitaan. Tallennuksen II ionisaatiomenetelmä on yksi dosimetriamenetelmistä, jonka avulla voit olla tietoinen todellisesta säteilytilanteesta.

Mikä on ionisaatiomenetelmä säteilyn havaitsemiseksi?

Tämä menetelmä perustuu ionisaatiovaikutusten tallentamiseen. Sähkökenttä estää ioneja yhdistymästä uudelleen ja ohjaa niiden liikkeen sopiville elektrodeille. Tämän ansiosta on mahdollista mitata ionisoivan säteilyn vaikutuksesta muodostuneiden ionien varaus.

Ilmaisimet ja niiden ominaisuudet

Seuraavia käytetään ilmaisimina ionisaatiomenetelmässä:

• ionisaatiokammiot;
• Geiger-Muller laskurit;
• suhteelliset laskurit;
• puolijohdeilmaisimet;
• jne.

Kaikki ilmaisimet, lukuun ottamatta puolijohteita, ovat kaasulla täytettyjä sylintereitä, joihin on asennettu kaksi elektrodia tasavirtajännitteellä. Elektrodit keräävät ioneja, jotka muodostuvat, kun ionisoiva säteily kulkee kaasumaisen väliaineen läpi. Negatiiviset ionit siirtyvät anodille ja positiiviset ionit katodille muodostaen ionisaatiovirran. Sen arvon perusteella voidaan arvioida rekisteröityjen hiukkasten lukumäärä ja määrittää säteilyn intensiteetti.

Geiger-Muller-laskurin toimintaperiaate

Laskurin toiminta perustuu iskuionisaatioon. Kaasussa liikkuvat elektronit (jotka tyrmäävät säteilyn seurauksena osuessaan tiskin seiniin) törmäävät sen atomien kanssa, syrjäyttäen niistä elektroneja, jolloin syntyy vapaita elektroneja ja positiivisia ioneja. Katodin ja anodin välissä oleva sähkökenttä antaa vapaille elektroneille riittävän kiihtyvyyden käynnistämään iskuionisaation. Tämän reaktion seurauksena se näkyy suuri määrä ioneja, joiden virta kasvaa jyrkästi laskurin läpi ja jännitepulssi, jonka tallennuslaite tallentaa. Sitten lumivyörypurkaus sammuu. Vasta tämän jälkeen voidaan havaita seuraava hiukkanen.

Ero ionisaatiokammion ja Geiger-Muller-laskurin välillä.

Kaasulaskuri (Geiger-laskuri) käyttää toissijaista ionisaatiota suuren kaasuvahvistuksen aikaansaamiseen, mikä johtuu siitä, että ionisoivan aineen synnyttämien ionien liikkumisnopeus on niin suuri, että syntyy uusia ioneja. Ne puolestaan ​​voivat myös ionisoida kaasun kehittäen siten prosessia. Siten jokainen hiukkanen tuottaa 10 6 kertaa enemmän ioneja kuin on mahdollista ionisaatiokammiossa, mikä mahdollistaa myös matalan intensiteetin ionisoivan säteilyn mittaamisen.

Puolijohdeilmaisimet

Puolijohdeilmaisimien pääelementti on kide, ja toimintaperiaate eroaa ionisaatiokammiosta vain siinä, että ioneja syntyy kiteen paksuudessa, ei kaasuraossa.

Esimerkkejä ionisaatiorekisteröintimenetelmiin perustuvista annosmittareista

Tämän tyyppinen nykyaikainen laite on kliininen annosmittari 27012 ionisaatiokammioilla, joka on nykyään standardi.

Yksittäisistä annosmittareista ovat yleistyneet KID-1, KID-2, DK-02, DP-24 jne. sekä ID-0.2, joka on edellä mainittujen nykyaikainen analogi.

Vuonna 1908 saksalainen fyysikko Hans Geiger työskenteli Ernst Rutherfordin omistamissa kemiallisissa laboratorioissa. Siellä heitä pyydettiin myös testaamaan varattujen hiukkasten laskuria, joka oli ionisoitu kammio. Kammio oli sähkökondensaattori, joka täytettiin korkeapaineisella kaasulla. Pierre Curie käytti tätä laitetta myös käytännössä tutkiessaan sähköä kaasuissa. Geigerin idea - ionien säteilyn havaitseminen - liittyi niiden vaikutukseen haihtuvien kaasujen ionisaatiotasoon.

Vuonna 1928 saksalainen tiedemies Walter Müller, joka työskenteli Geigerin kanssa ja alaisuudessa, loi useita laskureita, jotka rekisteröivät ionisoivia hiukkasia. Laitteita tarvittiin jatkosäteilytutkimukseen. Fysiikka, joka on kokeiden tiede, ei voisi olla olemassa ilman mittaavia rakenteita. Vain muutama säteily löydettiin: γ, β, α. Geigerin tehtävänä oli mitata kaikentyyppistä säteilyä herkillä instrumenteilla.

Geiger-Muller-laskuri on yksinkertainen ja halpa radioaktiivinen anturi. Se ei ole tarkka instrumentti, joka vangitsee yksittäisiä hiukkasia. Tekniikka mittaa ionisoivan säteilyn kokonaiskyllästymistä. Fyysikot käyttävät sitä muiden antureiden kanssa saadakseen tarkkoja laskelmia kokeita tehdessään.

Hieman ionisoivasta säteilystä

Voisimme mennä suoraan ilmaisimen kuvaukseen, mutta sen toiminta vaikuttaa käsittämättömältä, jos tiedät vähän ionisoivasta säteilystä. Kun säteilyä esiintyy, aineeseen tapahtuu endoterminen vaikutus. Energia vaikuttaa tähän. Esimerkiksi ultravioletti- tai radioaallot eivät kuulu tällaiseen säteilyyn, mutta kova ultraviolettivalo kuuluu. Tässä määritellään vaikutusraja. Tyyppiä kutsutaan fotoniksi, ja itse fotonit ovat γ-kvantteja.

Ernst Rutherford jakoi energiapäästöprosessit kolmeen tyyppiin käyttämällä magneettikenttää:

• y - fotoni;
• a - heliumatomin ydin;
• β on korkeaenerginen elektroni.

Voit suojautua α-hiukkasilta paperilla. β tunkeutua syvemmälle. Läpäisykyky γ on suurin. Neutronit, jotka tiedemiehet oppivat myöhemmin, ovat vaarallisia hiukkasia. Ne toimivat useiden kymmenien metrien etäisyydellä. Sähköneutraaliuden ansiosta ne eivät reagoi erilaisten aineiden molekyylien kanssa.

Neutronit pääsevät kuitenkin helposti atomin keskustaan ​​aiheuttaen sen tuhoutumisen, minkä vuoksi muodostuu radioaktiivisia isotooppeja. Isotooppien hajotessa ne synnyttävät ionisoivaa säteilyä. Säteilyä saaneen henkilön, eläimen, kasvin tai epäorgaanisen esineen säteily kestää useita päiviä.

Geiger-laskurin rakenne ja toimintaperiaate

Laite koostuu metalli- tai lasiputkesta, johon pumpataan jalokaasua (argon-neon-seosta tai puhtaita aineita). Putkessa ei ole ilmaa. Kaasu lisätään paineen alaisena ja se sisältää alkoholin ja halogeenin seoksen. Putken läpi on venytetty lanka. Sen rinnalla on rautasylinteri.

Johtoa kutsutaan anodiksi ja putkea katodiksi. Yhdessä ne ovat elektrodeja. Elektrodeihin syötetään korkea jännite, joka ei sinänsä aiheuta purkausilmiöitä. Indikaattori pysyy tässä tilassa, kunnes ionisaatiokeskus ilmestyy sen kaasumaiseen ympäristöön. Miinus on kytketty virtalähteestä putkeen ja plus on kytketty johtoon, joka on suunnattu korkean tason vastuksen kautta. Puhumme jatkuvasta kymmenien satojen volttien syötöstä.

Kun hiukkanen tulee putkeen, jalokaasuatomit törmäävät siihen. Kosketuksessa vapautuu energiaa, joka poistaa elektroneja kaasuatomeista. Sitten muodostuu sekundaarisia elektroneja, jotka myös törmäävät muodostaen massan uusia ioneja ja elektroneja. Sähkökenttä vaikuttaa elektronien nopeuteen anodia kohti. Tämän prosessin aikana syntyy sähkövirtaa.

Törmäyksen aikana hiukkasten energia katoaa ja ionisoituneiden kaasuatomien syöttö loppuu. Kun varautuneet hiukkaset saapuvat kaasupurkaus Geiger-laskuriin, putken vastus laskee, mikä vähentää välittömästi jännitettä fission keskipisteessä. Sitten vastus kasvaa jälleen - tämä tarkoittaa jännitteen palautumista. Vauhti muuttuu negatiiviseksi. Laite näyttää pulsseja, ja voimme laskea ne samalla arvioimalla hiukkasten lukumäärän.

Geiger-laskurien tyypit

Suunnittelun mukaan Geiger-laskurit ovat kahta tyyppiä: litteät ja klassiset.

Klassinen

Valmistettu ohuesta aaltopahvista metallista. Aallotuksen ansiosta putkesta tulee jäykkä ja kestävä ulkoinen vaikutus, joka estää sen muodonmuutoksen. Putken päät on varustettu lasi- tai muovieristeillä, jotka sisältävät korkit laitteille ulostuloa varten.

Lakka levitetään putken pinnalle (paitsi johdot). Klassista laskuria pidetään yleisenä mittausilmaisimena kaikille tunnetuille säteilytyypeille. Erityisesti γ:lle ja β:lle.

Tasainen

Pehmeän beetasäteilyn tallentamiseen tarkoitetut herkät mittarit ovat rakenteeltaan erilaisia. Beetahiukkasten pienestä määrästä johtuen niiden runko on litteä. Siellä on kiilleikkuna, joka estää heikosti β:n. BETA-2-anturi on yhden näistä laitteista nimi. Muiden tasotiskien ominaisuudet riippuvat materiaalista.

Geiger-laskurin parametrit ja toimintatilat

Laskurin herkkyyden laskemiseksi arvioi näytteen mikroröntogeenien lukumäärän suhde tästä säteilystä tulevien signaalien määrään. Laite ei mittaa hiukkasen energiaa, joten se ei anna täysin tarkkaa arviota. Laitteet kalibroidaan isotooppilähteistä otettujen näytteiden avulla.

Sinun on myös tarkasteltava seuraavia parametreja:

Työalue, sisäänkäynnin ikkuna-alue

Sen indikaattorialueen ominaisuudet, jonka läpi mikrohiukkaset kulkevat, riippuvat sen koosta. Mitä laajempi alue, sitä suurempi määrä hiukkaset jäävät kiinni.

Käyttöjännite

Jännitteen tulee vastata keskimääräisiä eritelmiä. Itse toimintaominaisuus on tasainen osa kiinteiden pulssien lukumäärän riippuvuudesta jännitteestä. Sen toinen nimi on tasango. Tässä vaiheessa laite saavuttaa huippuaktiivisuuden ja sitä kutsutaan mittauksen ylärajaksi. Arvo - 400 volttia.

Työleveys

Työleveys on tason lähtöjännitteen ja kipinäpurkausjännitteen välinen ero. Arvo on 100 volttia.

Kaltevuus

Arvo mitataan prosentteina pulssien lukumäärästä 1 volttia kohti. Se näyttää mittausvirheen (tilastollisen) pulssilukemassa. Arvo on 0,15 %.

Lämpötila

Lämpötila on tärkeä, koska mittaria käytetään usein vaikeita olosuhteita. Esimerkiksi reaktoreissa. Laskurit yleinen käyttö: -50 - +70 Celsius.

Työresurssi

Resurssille on tunnusomaista kaikkien tallennettujen pulssien kokonaismäärä siihen hetkeen asti, jolloin laitelukemat muuttuvat virheellisiksi. Jos laite sisältää orgaanista ainetta itsesammutukseen, pulssien määrä on miljardi. Resurssi on tarkoituksenmukaista laskea vain käyttöjännitteen tilassa. Kun laitetta säilytetään, virtausnopeus pysähtyy.

Palautumisaika

Tämä on aika, jonka laite kestää sähkön johtamiseen reagoituaan ionisoivaan hiukkaseen. Pulssitaajuudella on yläraja, joka rajoittaa mittausaluetta. Arvo on 10 mikrosekuntia.

Palautumisajan (kutsutaan myös kuolleeksi ajaksi) vuoksi laite voi epäonnistua ratkaisevalla hetkellä. Ylilyöntien estämiseksi valmistajat asentavat lyijysuojat.

Onko laskurilla tausta?

Tausta mitataan paksuseinäisessä lyijykammiossa. Normaali merkitys- enintään 2 pulssia minuutissa.

Kuka käyttää säteilyannosmittareita ja missä?

Monet Geiger-Muller-laskurien muunnokset valmistetaan teollisessa mittakaavassa. Niiden tuotanto alkoi Neuvostoliiton aikana ja jatkuu nyt, mutta Venäjän federaatiossa.

Laitetta käytetään:

• ydinteollisuuden laitoksissa;
• tieteellisissä laitoksissa;
• lääketieteessä;
• kotona.

Tšernobylin ydinvoimalaitoksen onnettomuuden jälkeen myös tavalliset kansalaiset ostivat annosmittareita. Kaikissa laitteissa on Geiger-laskuri. Tällaiset annosmittarit on varustettu yhdellä tai kahdella putkella.

Onko mahdollista tehdä Geiger-laskuri omin käsin?

Mittarin tekeminen itse on vaikeaa. Tarvitset säteilyanturin, mutta kaikki eivät voi ostaa sitä. Itse laskuripiiri on tunnettu pitkään - esimerkiksi fysiikan oppikirjoissa se on myös painettu. Kuitenkin vain todellinen "vasenkätinen" pystyy toistamaan laitteen kotona.

Lahjakkaat itseoppineet käsityöläiset ovat oppineet valmistamaan laskurin korvikkeen, joka pystyy mittaamaan myös gamma- ja beetasäteilyä. loisteputkilamppu ja hehkulamput. He käyttävät myös muuntajia rikkinäisistä laitteista, Geiger-putkea, ajastinta, kondensaattoria, erilaisia ​​levyjä ja vastuksia.

Johtopäätös

Säteilyn diagnosoinnissa on otettava huomioon mittarin oma tausta. Rekisteröintinopeutta ei nollata edes sopivan paksuisella lyijysuojalla. Tälle ilmiölle on selitys: toiminnan syynä on lyijykerrosten läpi tunkeutuva kosminen säteily. Maan pinnan yli lentää joka minuutti myoneja, jotka laskuri rekisteröi 100 %:n todennäköisyydellä.

On toinen taustalähde - itse laitteen keräämä säteily. Siksi Geiger-laskurin yhteydessä on aiheellista puhua myös kulumisesta. Mitä enemmän säteilyä laitteeseen on kertynyt, sitä pienempi on sen tietojen luotettavuus.