الطرق والوسائل الفنية للتسجيل الإشعاعي. طرق التأين في قياس الجرعات

عداد جيجر SI-8B (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) مع نافذة ميكا لقياس الإشعاع β الناعم. النافذة شفافة ، تحتها يمكنك رؤية قطب سلك حلزوني ، والقطب الآخر هو جسم الجهاز

قصة

تم اقتراح المبدأ في عام 1908 من قبل هانز جيجر. في عام 1928 ، وضع والتر مولر ، الذي يعمل تحت إشراف جيجر ، عدة إصدارات من الجهاز ، والتي اختلفت في التصميم اعتمادًا على نوع الإشعاع الذي سجله العداد.

جهاز

إنه مكثف مملوء بالغاز ، ينكسر عندما يمر جسيم مؤين عبر حجم غاز. توفر دائرة إلكترونية إضافية للمتر طاقة (عادةً 300 فولت على الأقل). إذا لزم الأمر ، يوفر قمع التفريغ وحساب عدد التصريفات من خلال العداد.

تنقسم عدادات جيجر إلى غير ذاتية الإطفاء وإطفاء ذاتي (لا تتطلب دائرة إنهاء تفريغ خارجية).

عند قياس التدفقات الضعيفة للإشعاع المؤين باستخدام عداد جيجر ، من الضروري مراعاة الخلفية الخاصة به. حتى في التدريع السميك من الرصاص ، فإن معدل العد لا يذهب أبدًا إلى الصفر. أحد أسباب هذا النشاط التلقائي للعداد هو المكون الصلب للإشعاع الكوني ، الذي يخترق دون توهين كبير حتى من خلال عشرات السنتيمترات من الرصاص ويتكون أساسًا من الميونات. ما معدله 1 ميون في الدقيقة يمر عبر كل سنتيمتر مربع بالقرب من سطح الأرض ، في حين أن كفاءة تسجيلها باستخدام عداد جيجر تقارب 100٪. مصدر الخلفية الآخر هو "التلوث" الإشعاعي لمواد العداد نفسه. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقديم مساهمة كبيرة في الخلفية الجوهرية من خلال الانبعاث التلقائي للإلكترونات من كاثود العداد.

عداد جيجر مولر

د لتحديد مستوى الإشعاع ، يتم استخدام جهاز خاص -. ولهذه الأجهزة المنزلية وأجهزة التحكم في قياس الجرعات الأكثر احترافًا ، يتم استخدام عنصر حساس عداد جيجر . يسمح لك هذا الجزء من مقياس الإشعاع بتحديد مستوى الإشعاع بدقة.

تاريخ عداد جيجر

في أولاً ، وُلد جهاز لتحديد شدة تحلل المواد المشعة في عام 1908 ، اخترعه ألماني الفيزيائي هانز جيجر . بعد عشرين عامًا ، مع فيزيائي آخر والتر مولر تم تحسين الجهاز ، وتكريمًا لهذين العالمين تم تسميته.

في في فترة تطوير وتشكيل الفيزياء النووية في الاتحاد السوفيتي السابق ، تم أيضًا إنشاء الأجهزة المقابلة ، والتي كانت تستخدم على نطاق واسع في القوات المسلحة ، في محطات الطاقة النووية ، وفي مجموعات خاصة من مراقبة الإشعاع الدفاع المدني. منذ السبعينيات من القرن الماضي ، تضمنت مقاييس الجرعات عدادًا يعتمد على مبادئ جيجر ، وهي SBM-20 . هذا العداد ، تمامًا مثل أحد نظائره STS-5 ، يستخدم على نطاق واسع حتى يومنا هذا ، وهو أيضًا جزء من الوسائل الحديثةالتحكم في الجرعات .

رسم بياني 1. عداد تصريف الغاز STS-5.

الصورة 2. عداد تصريف الغاز SBM-20.

مبدأ تشغيل عداد جيجر مولر

و إن فكرة تسجيل الجسيمات المشعة التي اقترحها جيجر بسيطة نسبيًا. يعتمد على مبدأ ظهور النبضات الكهربائية في وسط غاز خامل تحت تأثير جسيم مشع عالي الشحنة أو كم من التذبذبات الكهرومغناطيسية. للتركيز على آلية عمل العداد بمزيد من التفصيل ، دعنا نتحدث قليلاً عن تصميمه والعمليات التي تحدث فيه ، عندما يمر جسيم مشع عبر العنصر الحساس للجهاز.

ص جهاز التسجيل عبارة عن أسطوانة أو حاوية محكمة الغلق مملوءة بغاز خامل ، يمكن أن تكون نيون ، أرجون ، إلخ. يمكن أن تكون هذه الحاوية مصنوعة من المعدن أو الزجاج ، ويكون الغاز الموجود بها تحت ضغط منخفض ، ويتم ذلك عن قصد لتبسيط عملية اكتشاف الجسيمات المشحونة. يوجد داخل الحاوية قطبان (كاثود وأنود) يطبق عليهما جهد تيار مستمر عالٍ من خلال مقاوم تحميل خاص.

تين. 3. الجهاز والدائرة للتبديل على عداد جيجر.

ص عندما يتم تنشيط العداد في وسط غاز خامل ، لا يحدث تفريغ على الأقطاب الكهربائية بسبب المقاومة العالية للوسيط ، ومع ذلك ، يتغير الوضع إذا دخل جسيم مشع أو كمية من التذبذبات الكهرومغناطيسية إلى غرفة العنصر الحساس من الجهاز. في هذه الحالة ، يقوم الجسيم الذي يحتوي على شحنة طاقة عالية بما يكفي بإخراج عدد معين من الإلكترونات من أقرب بيئة ، أي من عناصر الجسم أو الأقطاب الفيزيائية نفسها. تبدأ هذه الإلكترونات ، بمجرد دخولها في بيئة غاز خامل ، تحت تأثير الجهد العالي بين الكاثود والأنود ، في التحرك نحو الأنود ، مؤينة جزيئات هذا الغاز على طول الطريق. ونتيجة لذلك ، فإنهم يطردون الإلكترونات الثانوية من جزيئات الغاز ، وتنمو هذه العملية على نطاق هندسي حتى يحدث الانهيار بين الأقطاب الكهربائية. في حالة التفريغ ، يتم إغلاق الدائرة لفترة قصيرة جدًا ، وهذا يتسبب في حدوث قفزة حالية في مقاومة الحمل ، وهذه القفزة هي التي تسمح لك بتسجيل مرور الجسيم أو الكم من خلال غرفة التسجيل.

تي تتيح هذه الآلية إمكانية تسجيل جسيم واحد ، ومع ذلك ، في بيئة يكون فيها الإشعاع المؤين كثيفًا بدرجة كافية ، يلزم الرجوع السريع لغرفة التسجيل إلى موقعها الأصلي من أجل التمكن من تحديد جسيم مشع جديد . يتم تحقيق ذلك من قبل اثنين طرق مختلفة. أولها إيقاف إمداد الجهد الكهربائي للأقطاب الكهربائية لفترة قصيرة من الوقت ، وفي هذه الحالة يتوقف تأين الغاز الخامل فجأة ، ويسمح لك التضمين الجديد لغرفة الاختبار ببدء التسجيل من البداية. هذا النوع من العداد يسمى مقاييس الجرعات غير ذاتية الإطفاء . النوع الثاني من الأجهزة ، وهو مقاييس الجرعات ذاتية الإطفاء ، ومبدأ تشغيلها هو إضافة إضافات خاصة تعتمد على عناصر مختلفة إلى بيئة الغازات الخاملة ، على سبيل المثال ، البروم ، اليود ، الكلور أو الكحول. في هذه الحالة ، يؤدي وجودهم تلقائيًا إلى إنهاء التفريغ. مع مثل هذا الهيكل لغرفة الاختبار ، يتم استخدام مقاومات تصل أحيانًا إلى عدة عشرات من الميجا أوم كمقاوم تحميل. يسمح هذا أثناء التفريغ بتقليل فرق الجهد بشكل حاد في نهايات الكاثود والأنود ، مما يوقف العملية الموصلة وتعود الغرفة إلى حالتها الأصلية. وتجدر الإشارة إلى أن الجهد الكهربائي على الأقطاب الكهربائية أقل من 300 فولت يتوقف تلقائيًا عن الحفاظ على التفريغ.

تسمح الآلية الموصوفة بالكامل بتسجيل عدد كبير من الجسيمات المشعة في فترة زمنية قصيرة.

أنواع الإشعاع المشع

ح لفهم ما تم تسجيله عدادات جايجر مولر ، يجدر الخوض في أنواعها الموجودة. ومن الجدير بالذكر على الفور أن عدادات تصريف الغاز تشكل جزءًا من الأغلبية مقاييس الجرعات الحديثة، قادرة فقط على تسجيل عدد الجسيمات المشحونة المشعة أو الكميات ، ولكنها لا تستطيع تحديد خصائص طاقتها أو نوع الإشعاع. للقيام بذلك ، يتم جعل مقاييس الجرعات متعددة الوظائف وموجهة بشكل أكبر ، ومن أجل مقارنتها بشكل صحيح ، يجب على المرء أن يفهم قدراتها بدقة أكبر.

ص ا الأفكار الحديثةيمكن تقسيم إشعاع الفيزياء النووية إلى نوعين ، الأول في الشكل حقل كهرومغناطيسي ، والثاني في النموذج تدفق الجسيمات (إشعاع جسيمي). يمكن أن يكون النوع الأول تدفق جسيمات جاما أو الأشعة السينية . ميزتها الرئيسية هي القدرة على الانتشار في شكل موجة لمسافات طويلة جدًا ، في حين أنها تمر بسهولة عبر كائنات مختلفة ويمكنها اختراق معظمها بسهولة. مواد متعددة. على سبيل المثال ، إذا كان الشخص بحاجة إلى الاختباء من تدفق أشعة جاما ، بسبب انفجار نووي، ثم يختبئ في قبو منزل أو ملجأ من القنابل ، رهنا بإحكامه النسبي ، سيكون قادرًا على حماية نفسه من هذا النوع من الإشعاع بنسبة 50 بالمائة فقط.

الشكل 4. كوانتا للأشعة السينية وأشعة جاما.

تي ما هو نوع الإشعاع ذو الطبيعة النبضية والذي يتميز بالانتشار في البيئة على شكل فوتونات أو كوانتا ، أي رشقات نارية قصيرة الاشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن أن يكون لهذا الإشعاع خصائص طاقة وتردد مختلفة ، على سبيل المثال ، إشعاع الأشعة السينية أقل ترددًا بألف مرة من أشعة جاما. لهذا تعتبر أشعة جاما أكثر خطورة ل جسم الانسانوتأثيرها أكثر تدميراً.

و الإشعاع القائم على مبدأ الجسيمات هو جسيمات ألفا وبيتا (الجسيمات). تنشأ نتيجة تفاعل نووي ، حيث يتم تحويل بعض النظائر المشعة إلى نظائر أخرى مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة. في هذه الحالة ، تكون جسيمات بيتا عبارة عن تيار من الإلكترونات ، وجزيئات ألفا هي تشكيلات أكبر وأكثر استقرارًا ، وتتكون من نيوترونين وبروتونيين مرتبطين ببعضهما البعض. في الواقع ، تمتلك نواة ذرة الهيليوم مثل هذا الهيكل ، لذلك يمكن القول بأن تدفق جسيمات ألفا هو تدفق نوى الهيليوم.

تم اعتماد التصنيف التالي ، جزيئات ألفا لديها أقل قدرة اختراق لحماية نفسها منها ، الورق المقوى السميك يكفي للإنسان ، جزيئات بيتا لديها قدرة اختراق أكبر ، حتى يتمكن الشخص من حماية نفسه من تيار من هذا الإشعاع ، سيحتاج إلى حماية معدنية عدة بسمك ملليمتر (على سبيل المثال ، صفائح الألمنيوم). لا توجد حماية عمليًا من كوانت جاما ، وهي تنتشر على مسافات كبيرة ، وتتلاشى عندما تبتعد عن مركز الزلزال أو المصدر ، وتلتزم بقوانين انتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

الشكل 5. الجسيمات المشعة من نوع ألفا وبيتا.

ل تختلف أيضًا كميات الطاقة التي تمتلكها كل هذه الأنواع الثلاثة من الإشعاع ، ويكون تدفق جسيمات ألفا أكبرها. على سبيل المثال، الطاقة التي تمتلكها جسيمات ألفا أكبر بسبعة آلاف مرة من طاقة جسيمات بيتا ، أي. قوة اختراق أنواع مختلفةالإشعاع يتناسب عكسيا مع قدرتها على الاختراق.

د لجسم الإنسان أكثر نوع خطيريعتبر الإشعاع المشع جاما كوانتا ، بسبب قوة الاختراق العالية ، ومن ثم تنازلي ، جزيئات بيتا وجزيئات ألفا. لذلك ، من الصعب تحديد جسيمات ألفا ، إذا كان من المستحيل تحديدها باستخدام عداد تقليدي. جيجر - مولر، لأن أي شيء تقريبًا يمثل عقبة بالنسبة لهم ، ناهيك عن حاوية زجاجية أو معدنية. من الممكن تحديد جسيمات بيتا بمثل هذا العداد ، ولكن فقط إذا كانت طاقتها كافية للمرور عبر مادة حاوية العداد.

لجزيئات بيتا منخفضة الطاقة العداد العاديجيجر مولر غير فعال.

عن في حالة مماثلة لإشعاع غاما ، هناك احتمال أن يمروا عبر الحاوية دون بدء تفاعل التأين. للقيام بذلك ، يتم تثبيت شاشة خاصة (مصنوعة من الفولاذ الكثيف أو الرصاص) في العدادات ، مما يسمح لك بتقليل طاقة أشعة جاما وبالتالي تنشيط التفريغ في غرفة العداد.

الخصائص والاختلافات الأساسية لعدادات جيجر مولر

مع يجب أن يسلط الضوء أيضًا على بعض سمات اساسيةوالاختلافات بين مقاييس الجرعات المختلفة المجهزة عدادات غاز جايجر مولر. للقيام بذلك ، يجب عليك مقارنة بعضها.

تم تجهيز عدادات Geiger-Muller الأكثر شيوعًا بـ إسطوانيأو مجسات النهاية. يشبه الأسطواني أسطوانة مستطيلة على شكل أنبوب بنصف قطر صغير. حجرة التأين النهائية لها شكل دائري أو مستطيل. أحجام صغيرة، ولكن مع سطح عمل كبير. في بعض الأحيان ، توجد أنواع مختلفة من الغرف الطرفية مع أنبوب أسطواني ممدود مع نافذة مدخل صغيرة على الجانب النهائي. تكوينات مختلفةالعدادات ، وهي الكاميرات نفسها ، قادرة على التسجيل أنواع مختلفةالإشعاع ، أو مجموعاتها (على سبيل المثال ، مجموعات أشعة جاما وبيتا ، أو الطيف الكامل لألفا وبيتا وجاما). يصبح هذا ممكنًا بسبب التصميم المصمم خصيصًا لعلبة العداد ، وكذلك المواد التي صنعت منها.

ه عنصر مهم آخر للاستخدام المقصود من العدادات هو منطقة عنصر استشعار المدخلات و منطقة العمل . بمعنى آخر ، هذا هو القطاع الذي ستدخل من خلاله الجسيمات المشعة التي تهمنا ويتم تسجيلها. كلما كانت هذه المنطقة أكبر ، كلما كان العداد قادرًا على التقاط الجسيمات ، وستكون حساسيته للإشعاع أقوى. تشير بيانات جواز السفر k إلى مساحة سطح العمل ، كقاعدة عامة ، بالسنتيمتر المربع.

ه واحدة أخرى مؤشر مهم، والذي يشار إليه في خصائص مقياس الجرعات ، هو مستوى الضوضاء (تقاس بالنبضات في الثانية). بمعنى آخر ، يمكن تسمية هذا المؤشر بقيمة الخلفية الجوهرية. يمكن تحديده في المختبر ، لذلك يتم وضع الجهاز في غرفة أو غرفة محمية جيدًا ، وعادة ما تكون بجدران سميكة من الرصاص ، ويتم تسجيل مستوى الإشعاع المنبعث من الجهاز نفسه. من الواضح أنه إذا كان هذا المستوى كبيرًا بدرجة كافية ، فإن هذه الضوضاء المستحثة ستؤثر بشكل مباشر على أخطاء القياس.

لكل مهني وإشعاعي خاصية مثل حساسية الإشعاع ، والتي تُقاس أيضًا بنبضات في الثانية (imp / s) ، أو في نبضات لكل microroentgen (imp / R). تعتمد هذه المعلمة ، أو بالأحرى استخدامها ، بشكل مباشر على مصدر الإشعاع المؤين ، الذي يتم ضبط العداد عليه ، وعلى أساسه سيتم إجراء مزيد من القياس. غالبًا ما يتم الضبط بواسطة المصادر ، بما في ذلك المواد المشعة مثل الراديوم - 226 ، والكوبالت - 60 ، والسيزيوم - 137 ، والكربون - 14 وغيرها.

ه مؤشر آخر يستحق مقارنة مقاييس الجرعات هو كفاءة الكشف عن الإشعاع الأيوني أو الجسيمات المشعة. يرجع وجود هذا المعيار إلى حقيقة أنه لن يتم تسجيل جميع الجسيمات المشعة التي تمر عبر العنصر الحساس في مقياس الجرعات. يمكن أن يحدث هذا في حالة عدم تسبب كمية إشعاع جاما في التأين في غرفة العداد ، أو إذا كان عدد الجسيمات التي مرت وتسببت في التأين والتفريغ كبيرًا لدرجة أن الجهاز لا يقوم بحسابها بشكل كافٍ ، ولأسباب أخرى. لتحديد هذه الخاصية بدقة لمقياس جرعات معين ، يتم اختباره باستخدام بعض المصادر المشعة ، على سبيل المثال ، البلوتونيوم 239 (لجزيئات ألفا) ، أو الثاليوم - 204 ، السترونتيوم - 90 ، الإيتريوم - 90 (باعث بيتا) ، وكذلك مواد مشعة.

مع المعيار التالي للنظر فيه هو نطاق الطاقة المسجل . أي جسيم مشع أو كم إشعاع له خصائص طاقة مختلفة. لذلك ، تم تصميم مقاييس الجرعات ليس فقط لقياس نوع معين من الإشعاع ، ولكن أيضًا لقياس خصائص الطاقة الخاصة بكل منها. يتم قياس مثل هذا المؤشر في ميغا إلكترون فولت أو كيلو إلكترون فولت ، (MeV ، KeV). على سبيل المثال ، إذا لم يكن لدى جسيمات بيتا طاقة كافية ، فلن تكون قادرة على ضرب إلكترون في غرفة العداد ، وبالتالي لن يتم تسجيلها ، أو فقط جسيمات ألفا عالية الطاقة ستكون قادرة على اختراق مادة من جسم عداد جيجر مولر وضرب الإلكترون.

و بناءً على ما سبق ، ينتج المصنعون الحديثون لمقاييس جرعات الإشعاع مجموعة واسعة من الأجهزة لأغراض مختلفة وصناعات محددة. لذلك ، يجدر النظر في أنواع معينة من عدادات جيجر.

خيارات مختلفةعدادات جيجر مولر

ص الإصدار الأول من مقاييس الجرعات عبارة عن أجهزة مصممة لتسجيل وكشف فوتونات جاما وإشعاع بيتا عالي التردد (الصلب). تم تصميم جميع الأجهزة التي تم إنتاجها مسبقًا والحديثة تقريبًا ، سواء كانت منزلية ، على سبيل المثال: ، ومقاييس جرعات الإشعاع الاحترافية ، على سبيل المثال ، لنطاق القياس هذا. هذا الإشعاع لديه طاقة كافية وقوة اختراق عالية بحيث يمكن لكاميرا عداد جيجر تسجيلها. تخترق هذه الجسيمات والفوتونات بسهولة جدران العداد وتتسبب في عملية التأين ، ويمكن تسجيل ذلك بسهولة عن طريق الملء الإلكتروني المقابل لمقياس الجرعات.

د لتسجيل هذا النوع من الإشعاع ، عدادات شعبية مثل SBM-20 ، مع وجود جهاز استشعار على شكل أسطوانة أسطوانية أسطوانية مع كاثود وأنود سلكي متحد المحور. علاوة على ذلك ، تعمل جدران أنبوب الاستشعار في وقت واحد ككاثود ومبيت ، وهي مصنوعة من من الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا العداد له الخصائص التالية:

• تبلغ مساحة منطقة عمل العنصر الحساس 8 سنتيمترات مربعة ؛
• حساسية الإشعاع لإشعاع جاما بترتيب 280 نبضة / ثانية ، أو 70 نبضة / ميكرولتر (تم إجراء اختبار للسيزيوم - 137 بسرعة 4 ميكرومتر / ثانية) ؛
• تبلغ الخلفية الجوهرية لمقياس الجرعات حوالي 1 عفريت / ثانية ؛
• تم تصميم المستشعر لاكتشاف إشعاع جاما بطاقة تتراوح من 0.05 ميغا إلكترون فولت إلى 3 ميغا إلكترون فولت وجزيئات بيتا بطاقة 0.3 ميغا إلكترون فولت على طول الحد الأدنى.

الشكل 6. جهاز عداد جيجر SBM-20.

في هذا العدادكانت هناك تعديلات مختلفة ، على سبيل المثال ، SBM-20-1 أو SBM-20U التي لها خصائص متشابهة ولكنها تختلف في التصميم الأساسي عناصر الاتصالوقياس الدائرة. التعديلات الأخرى لعداد جيجر مولر ، وهي SBM-10 ، SI29BG ، SBM-19 ، SBM-21 ، SI24BG ، لها معايير مماثلة أيضًا ، العديد منها موجود في مقاييس جرعات الإشعاع المنزلي التي يمكن العثور عليها في المتاجر اليوم .

مع تم تصميم المجموعة التالية من مقاييس جرعات الإشعاع للتسجيل فوتونات جاما والأشعة السينية . إذا تحدثنا عن دقة مثل هذه الأجهزة ، فيجب أن نفهم أن إشعاع الفوتون وجاما عبارة عن كوانتا إشعاع كهرومغناطيسي يتحرك بسرعة الضوء (حوالي 300000 كم / ثانية) ، لذا فإن تسجيل مثل هذا الجسم يعد مهمة صعبة إلى حد ما.

تبلغ كفاءة عدادات جيجر حوالي واحد بالمائة.

ح لزيادة سطح الكاثود مطلوب. في الواقع ، تُسجَّل كوانتا جاما بشكل غير مباشر ، وذلك بفضل الإلكترونات التي خرجت منها ، والتي تشارك لاحقًا في تأين غاز خامل. من أجل تعزيز هذه الظاهرة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة ، تم اختيار مادة وسمك جدار غرفة العداد ، وكذلك أبعاد وسمك ومواد الكاثود ، بشكل خاص. هنا ، يمكن أن يقلل سمك وكثافة المادة الكبيرة من حساسية غرفة التسجيل ، وسيسمح الصغر جدًا لإشعاع بيتا عالي التردد بالدخول بسهولة إلى الكاميرا ، وأيضًا زيادة مقدار ضوضاء الإشعاع الطبيعي للجهاز ، مما يؤدي إلى يغرق في دقة تحديد كوانت جاما. بطبيعة الحال ، يتم اختيار النسب الدقيقة من قبل الشركات المصنعة. في الواقع ، بناءً على هذا المبدأ ، يتم تصنيع مقاييس الجرعات بناءً على عدادات جيجر مولر ل تعريف مباشرأشعة جاما على الأرض ، في حين أن مثل هذا الجهاز يستبعد إمكانية تحديد أي أنواع أخرى من الإشعاع والتأثيرات الإشعاعية ، مما يسمح لك بتحديد التلوث الإشعاعي ومستواه بدقة التأثير السلبيلكل شخص لإشعاع جاما وحده.

في يتم تثبيت مقاييس الجرعات المحلية المزودة بأجهزة استشعار أسطوانية ، الأنواع التالية: SI22G ، SI21G ، SI34G ، Gamma 1-1 ، Gamma - 4 ، Gamma - 5 ، Gamma - 7ts ، Gamma - 8 ، Gamma - 11 وغيرها الكثير. علاوة على ذلك ، في بعض الأنواع ، يتم تثبيت مرشح خاص على نافذة الإدخال والنهاية والحساسة ، والتي تعمل بشكل خاص على قطع جسيمات ألفا وبيتا ، بالإضافة إلى زيادة منطقة الكاثود ، لمزيد من تعريف فعالجاما كوانتا. تتضمن هذه المستشعرات Beta - 1M و Beta - 2M و Beta - 5M و Gamma - 6 و Beta - 6M وغيرها.

ح لفهم مبدأ عملهم بشكل أكثر وضوحًا ، يجدر النظر بمزيد من التفصيل في أحد هذه العدادات. على سبيل المثال ، عداد نهاية مع جهاز استشعار بيتا - 2 م ، والتي لها شكل دائري لنافذة العمل ، والتي تبلغ حوالي 14 سم مربع. في هذه الحالة ، تبلغ حساسية الإشعاع تجاه الكوبالت - 60 حوالي 240 نبضة / ميكرومتر. هذا النوعالمقياس لديه ضوضاء ذاتية منخفضة للغاية ، والتي لا تزيد عن نبضة واحدة في الثانية. هذا ممكن بسبب حجرة الرصاص ذات الجدران السميكة ، والتي بدورها مصممة لاكتشاف إشعاع الفوتون بطاقات تتراوح من 0.05 ميغا إلكترون فولت إلى 3 ميغا إلكترون فولت.

الشكل 7. إنهاء عداد جاما Beta-2M.

لتحديد إشعاع جاما ، من الممكن تمامًا استخدام عدادات لنبضات جاما-بيتا ، المصممة لتسجيل جسيمات بيتا الصلبة (عالية التردد وعالية الطاقة) وكوانتا جاما. على سبيل المثال ، نموذج SBM هو 20. إذا كنت تريد استبعاد تسجيل جسيمات بيتا في نموذج مقياس الجرعات هذا ، فهذا يكفي لتثبيت شاشة الرصاص ، أو درع مصنوع من أي مادة معدنية أخرى (شاشة الرصاص أكثر فعالية ). هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا التي يستخدمها معظم المصممين عند إنشاء عدادات لأشعة جاما والأشعة السينية.

تسجيل إشعاع بيتا "الناعم".

ل كما ذكرنا سابقًا ، يعد تسجيل إشعاع بيتا الناعم (إشعاع بخصائص طاقة منخفضة وتردد منخفض نسبيًا) مهمة صعبة إلى حد ما. للقيام بذلك ، يلزم توفير إمكانية اختراقهم بشكل أسهل في غرفة التسجيل. لهذه الأغراض ، يتم عمل نافذة عمل رقيقة خاصة ، عادةً من الميكا أو فيلم بوليمر ، والذي لا يخلق عملياً عقبات لاختراق هذا النوع من إشعاع بيتا في غرفة التأين. في هذه الحالة ، يمكن لجسم المستشعر نفسه أن يعمل ككاثود ، والأنود عبارة عن نظام من الأقطاب الكهربائية الخطية ، والتي يتم توزيعها بالتساوي وتثبيتها على العوازل. يتم إنشاء نافذة التسجيل في الإصدار النهائي ، وفي هذه الحالة يظهر فيلم ميكا رقيق فقط على مسار جسيمات بيتا. في مقاييس الجرعات مع مثل هذه العدادات ، يتم تسجيل إشعاع جاما كتطبيق ، وفي الواقع ، كميزة إضافية. وإذا كنت تريد التخلص من تسجيل كوانت جاما ، فأنت بحاجة إلى تصغير سطح الكاثود.

الشكل 8. جهاز عداد جيجر.

مع وتجدر الإشارة إلى أن عدادات تحديد جسيمات بيتا اللينة قد تم إنشاؤها منذ زمن بعيد واستخدمت بنجاح في النصف الثاني من القرن الماضي. من بينها ، كانت أجهزة الاستشعار من النوع الأكثر شيوعًا SBT10 و SI8B ، والتي كانت ذات نوافذ عمل رقيقة الجدران من الميكا. أكثر نسخة حديثةمثل هذا الجهاز بيتا 5تبلغ مساحة نافذة العمل حوالي 37 مترًا مربعًا / سم ، شكل مستطيلمن مادة الميكا. لمثل هذه الأبعاد للعنصر الحساس ، يكون الجهاز قادرًا على تسجيل حوالي 500 نبضة / R ، إذا تم قياسها بواسطة الكوبالت - 60. وفي نفس الوقت ، تصل كفاءة الكشف عن الجسيمات إلى 80 بالمائة. المؤشرات الأخرى لهذا الجهاز هي كما يلي: الضجيج الذاتي 2.2 نبضة / ثانية ، ومدى الكشف عن الطاقة من 0.05 إلى 3 ميغا فولت ، بينما الحد الأدنى لتحديد إشعاع بيتا الناعم هو 0.1 ميغا فولت.

الشكل 9. إنهاء عداد بيتا جاما بيتا 5.

و بطبيعة الحال ، من الجدير بالذكر عدادات جيجر مولرقادر على اكتشاف جسيمات ألفا. إذا كان تسجيل إشعاع بيتا الناعم يبدو مهمة صعبة إلى حد ما ، فمن الصعب اكتشاف جسيم ألفا ، حتى مع وجود مؤشرات عالية الطاقة. مهمة صعبة. لا يمكن حل هذه المشكلة إلا عن طريق التخفيض المقابل في سماكة نافذة العمل إلى سمك كافٍ لمرور جسيم ألفا إلى غرفة تسجيل المستشعر ، وكذلك عن طريق تقريب شبه كامل لنافذة الإدخال إلى مصدر إشعاع جسيمات ألفا. يجب أن تكون هذه المسافة 1 مم. من الواضح أن مثل هذا الجهاز سوف يسجل تلقائيًا أي أنواع أخرى من الإشعاع ، علاوة على ذلك ، بكفاءة عالية بما فيه الكفاية. هذا له جوانب إيجابية وسلبية:

إيجابي - يمكن استخدام هذا الجهاز لأوسع نطاق لتحليل الإشعاع المشع

سلبي - بسبب الحساسية المتزايدة ، ستحدث كمية كبيرة من الضوضاء ، مما يجعل من الصعب تحليل بيانات التسجيل المستلمة.

ل بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن نافذة عمل الميكا رقيقة جدًا ، إلا أنها تزيد من إمكانيات العداد ، ولكن على حساب القوة الميكانيكية وضيق غرفة التأين ، خاصة وأن النافذة نفسها بها مساحة سطح عمل كبيرة إلى حد ما. للمقارنة ، في العدادات SBT10 و SI8B ، التي ذكرناها أعلاه ، مع مساحة نافذة عمل تبلغ حوالي 30 مترًا مربعًا / سم ، وسماكة طبقة الميكا هي 13-17 ميكرون ، ومع السماكة المطلوبةلتسجيل جسيمات ألفا عند 4-5 ميكرون ، لا يمكن عمل نافذة المدخل إلا بما لا يزيد عن 0.2 متر مربع / سم ، نحن نتكلمحول العداد SBT9.

عن ومع ذلك ، يمكن تعويض السماكة الكبيرة لنافذة عمل التسجيل عن طريق القرب من الكائن المشع ، والعكس صحيح ، مع سماكة صغيرة نسبيًا لنافذة الميكا ، يصبح من الممكن تسجيل جسيم ألفا على مسافة أكبر من 1 - 2 مم. يجدر إعطاء مثال ، بسماكة نافذة تصل إلى 15 ميكرون ، يجب أن يكون نهج مصدر إشعاع ألفا أقل من 2 مم ، بينما يُفهم أن مصدر جسيمات ألفا هو مصدر بلوتونيوم 239 مع إشعاع طاقة 5 ميجا فولت. دعنا نواصل ، بسماكة نافذة الإدخال تصل إلى 10 ميكرومتر ، من الممكن تسجيل جسيمات ألفا بالفعل على مسافة تصل إلى 13 مم ، إذا كانت نافذة الميكا مكونة من 5 ميكرون ، فسيتم تسجيل إشعاع ألفا على مسافة 24 مم ، إلخ. آخر معلمة مهمة، والتي تؤثر بشكل مباشر على القدرة على اكتشاف جسيمات ألفا ، هي مؤشر الطاقة. إذا كانت طاقة جسيم ألفا أكبر من 5 ميجا فولت ، فإن مسافة تسجيله لسمك نافذة العمل من أي نوع ستزداد وفقًا لذلك ، وإذا كانت الطاقة أقل ، فيجب تقليل المسافة ، حتى استحالة كاملة لتسجيل إشعاع ألفا الناعم.

ه مرة اخرى نقطة مهمة، مما يسمح بزيادة حساسية عداد ألفا ، وهذا انخفاض في قدرة التسجيل لإشعاع غاما. للقيام بذلك ، يكفي تقليل الأبعاد الهندسية للكاثود ، وسوف تمر فوتونات جاما عبر غرفة التسجيل دون التسبب في التأين. مثل هذا الإجراء يجعل من الممكن تقليل تأثير أشعة جاما على التأين بآلاف ، بل وعشرات الآلاف من المرات. لم يعد من الممكن القضاء على تأثير إشعاع بيتا على غرفة التسجيل ، ولكن هناك طريقة بسيطة للخروج من هذا الموقف. أولاً ، يتم تسجيل إشعاع ألفا وبيتا من النوع الإجمالي ، ثم يتم تثبيت مرشح ورق سميك ، ويتم إجراء قياس ثان ، والذي سيسجل جزيئات بيتا فقط. يتم حساب قيمة إشعاع ألفا في هذه الحالة على أنها الفرق بين إجمالي الإشعاع ومؤشر منفصل لحساب إشعاع بيتا.

على سبيل المثال ، الأمر يستحق تقديم الخصائص العداد الحديث Beta-1 ، والذي يسمح لك بتسجيل إشعاع ألفا وبيتا وجاما. فيما يلي المقاييس:

• تبلغ مساحة منطقة عمل العنصر الحساس 7 أمتار مربعة / سم ؛
• يبلغ سمك طبقة الميكا 12 ميكرونًا (تبلغ مسافة الكشف الفعالة لجزيئات ألفا للبلوتونيوم 239 ، حوالي 9 ملم ، بالنسبة للكوبالت - 60 ، تبلغ حساسية الإشعاع حوالي 144 نبضة / ميكرو آر) ؛
• كفاءة قياس الإشعاع لجزيئات ألفا - 20٪ (للبلوتونيوم - 239) ، جسيمات بيتا - 45٪ (للثاليوم -204) ، وجاما كوانتا - 60٪ (لتكوين السترونشيوم - 90 ، الإيتريوم - 90) ؛
• تبلغ خلفية مقياس الجرعات حوالي 0.6 عفريت / ثانية ؛
• تم تصميم المستشعر لاكتشاف إشعاع جاما بطاقة تتراوح من 0.05 ميغا إلكترون فولت إلى 3 ميغا إلكترون فولت وجزيئات بيتا بطاقة تزيد عن 0.1 ميغا إلكترون فولت على طول الحد الأدنى وجزيئات ألفا بطاقة 5 إلكترون فولت أو أكثر.

الشكل 10. قم بإنهاء عداد alpha-beta-gamma beta-1.

ل بالطبع ، لا تزال هناك مجموعة واسعة إلى حد ما من العدادات المصممة لاستخدام أضيق وأكثر احترافًا. تحتوي هذه الأجهزة على عدد من الإعدادات والخيارات الإضافية (الكهربائية والميكانيكية والإشعاعية والمناخية وما إلى ذلك) ، والتي تتضمن العديد من الشروط والخيارات الخاصة. ومع ذلك ، لن نركز عليهم. في الواقع ، من أجل أن نفهم المبادئ الأساسيةأجراءات عدادات جيجر مولر ، النماذج الموضحة أعلاه كافية.

في من المهم أيضًا الإشارة إلى وجود فئات فرعية خاصة عدادات جايجر ، والتي صممت خصيصا لتحديد أنواع مختلفةإشعاع آخر. على سبيل المثال ، لتحديد قيمة الأشعة فوق البنفسجية ، لاكتشاف وتحديد النيوترونات البطيئة التي تعمل وفقًا لمبدأ تفريغ الإكليل ، ولن يتم النظر في الخيارات الأخرى التي لا تتعلق مباشرة بهذا الموضوع.

فيما يتعلق بالعواقب البيئية للأنشطة البشرية المتعلقة بالطاقة النووية ، وكذلك الصناعة (بما في ذلك الجيش) ، باستخدام المواد المشعة كمكون أو أساس لمنتجاتهم ، أصبحت دراسة أساسيات الأمان الإشعاعي وقياس الجرعات الإشعاعية موضوع وثيق الصلة إلى حد ما اليوم. بالإضافة إلى المصادر الطبيعية للإشعاع المؤين ، تظهر كل عام المزيد والمزيد من الأماكن الملوثة بالإشعاع نتيجة للنشاط البشري. وبالتالي ، من أجل الحفاظ على صحتك وصحة أحبائك ، تحتاج إلى معرفة درجة تلوث منطقة معينة أو أشياء وطعام معين. يمكن أن يساعد مقياس الجرعات في هذا - جهاز لقياس الجرعة الفعالة أو قوة الإشعاع المؤين خلال فترة زمنية معينة.

قبل الشروع في تصنيع (أو شراء) هذا الجهاز ، من الضروري أن تكون لديك فكرة عن طبيعة المعلمة المقاسة. الإشعاع المؤين (الإشعاع) هو تيار من الفوتونات أو الجسيمات الأولية أو شظايا انشطار الذرات القادرة على تأين مادة ما. وهي مقسمة إلى عدة أنواع. إشعاع ألفاعبارة عن دفق من جسيمات ألفا - نوى الهليوم -4 ، يمكن بسهولة إيقاف جسيمات ألفا التي ولدت أثناء التحلل الإشعاعي بواسطة ورقة ، لذلك فإنها تشكل خطرًا بشكل أساسي عندما تدخل الجسم. إشعاع بيتا- هذا هو تدفق الإلكترونات الذي ينشأ أثناء تحلل بيتا ، للحماية من جسيمات بيتا ذات الطاقات التي تصل إلى 1 ميغا إلكترون فولت ، تكفي صفيحة الألمنيوم التي يبلغ سمكها بضعة مليمترات. أشعة غامالديه قوة اختراق أكبر بكثير ، لأنه يتكون من فوتونات عالية الطاقة لا تحتوي على شحنة ؛ العناصر الثقيلة (الرصاص ، إلخ) بطبقة من عدة سنتيمترات فعالة للحماية. تعتمد قوة الاختراق لجميع أنواع الإشعاع المؤين على الطاقة.

لتسجيل الإشعاع المؤين ، تستخدم عدادات جيجر مولر بشكل أساسي. عادة ما يكون هذا الجهاز البسيط والفعال عبارة عن أسطوانة معدنية أو زجاجية ممعدنة من الداخل وخيط معدني رفيع ممتد على طول محور هذه الأسطوانة ، وتمتلئ الأسطوانة نفسها بغاز مخلخل. يعتمد مبدأ التشغيل على تأثير التأين. عندما يضرب الإشعاع المؤين جدران العداد ، يتم إخراج الإلكترونات منه ، وتتحرك الإلكترونات في الغاز وتتصادم مع ذرات الغاز ، وتخرج الإلكترونات من الذرات وتنتج أيونات موجبة وإلكترونات حرة. يعمل المجال الكهربائي بين الكاثود والأنود على تسريع الإلكترونات إلى الطاقات التي يبدأ عندها تأين التأثير. ينشأ انهيار جليدي من الأيونات ، مما يؤدي إلى تكاثر الموجات الحاملة الأولية. عند شدة مجال عالية بما فيه الكفاية ، تصبح طاقة هذه الأيونات كافية لتوليد الانهيارات الثلجية الثانوية القادرة على الحفاظ على تفريغ مستقل ، مما يؤدي إلى زيادة التيار من خلال العداد بشكل حاد.

لا يمكن لجميع عدادات جيجر تسجيل جميع أنواع الإشعاع المؤين. في الأساس ، هم حساسون لإشعاع واحد - إشعاع ألفا أو بيتا أو جاما ، لكن في كثير من الأحيان يمكنهم أيضًا اكتشاف إشعاع آخر إلى حد ما. لذلك ، على سبيل المثال ، تم تصميم عداد جيجر SI-8B للكشف عن إشعاع بيتا الناعم (نعم ، اعتمادًا على طاقة الجسيمات ، يمكن تقسيم الإشعاع إلى ناعم وصلب) ، ولكن هذا المستشعر أيضًا حساس إلى حد ما لإشعاع ألفا وأشعة جاما.

ومع ذلك ، مع الاقتراب من تصميم المقال ، فإن مهمتنا هي جعل عداد جيجر أبسط ، ومحمول بشكل طبيعي ، أو بالأحرى مقياس جرعات. لتصنيع هذا الجهاز ، تمكنت من الحصول على SBM-20 فقط. تم تصميم عداد جيجر لتسجيل إشعاع بيتا وجاما القاسي. مثل معظم العدادات الأخرى ، يعمل SBM-20 بجهد 400 فولت.

الخصائص الرئيسية لعداد جيجر مولر SBM-20 (جدول من الكتاب المرجعي):

هذا العداد لديه دقة منخفضة نسبيًا في قياس الإشعاع المؤين ، ولكنه كافٍ لتحديد زيادة جرعة الإشعاع المسموح بها للإنسان. يستخدم SBM-20 حاليًا في العديد من مقاييس الجرعات المنزلية. لتحسين الأداء ، غالبًا ما يتم استخدام عدة أنابيب في وقت واحد. ولزيادة دقة قياس إشعاع جاما ، تم تجهيز مقاييس الجرعات بمرشحات إشعاع بيتا ؛ في هذه الحالة ، يسجل مقياس الجرعات إشعاع جاما فقط ، ولكن بدقة.

عند قياس جرعة الإشعاع ، هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها والتي قد تكون مهمة. حتى في حالة الغياب التام لمصادر الإشعاع المؤين ، فإن عداد جيجر سيعطي عددًا معينًا من النبضات. هذا هو ما يسمى خلفية العداد المخصصة. يتضمن هذا أيضًا عدة عوامل: التلوث الإشعاعي لمواد العداد نفسه ، والانبعاث التلقائي للإلكترونات من كاثود العداد ، والإشعاع الكوني. كل هذا يعطي قدرًا معينًا من النبضات "الإضافية" لكل وحدة زمنية.

إذن ، مخطط مقياس جرعات بسيط يعتمد على عداد جيجر SBM-20:

أقوم بتجميع الدائرة على اللوح:

لا تحتوي الدائرة على أجزاء نادرة (باستثناء ، بالطبع ، العداد نفسه) ولا تحتوي على عناصر قابلة للبرمجة (متحكمات دقيقة) ، والتي ستتيح لك تجميع الدائرة في وقت قصير دون صعوبة كبيرة. ومع ذلك ، لا يحتوي مقياس الجرعات هذا على مقياس ، ومن الضروري تحديد جرعة الإشعاع عن طريق الأذن بعدد النقرات. مثله النسخة الكلاسيكية. تتكون الدائرة من محول جهد 9 فولت - 400 فولت.

يتم تصنيع هزاز متعدد على شريحة NE555 ، والتي يبلغ ترددها حوالي 14 كيلو هرتز. لزيادة وتيرة التشغيل ، يمكنك تقليل قيمة المقاوم R1 إلى حوالي 2.7 كيلو أوم. سيكون هذا مفيدًا إذا كان الخانق الذي اخترته (أو ربما صنعته) سيصدر صريرًا - مع زيادة وتيرة العملية ، سيختفي الصرير. مطلوب محث L1 مع تصنيف 1000-4000 μH. أسرع طريقة للعثور على الاختناق المناسب في المحترق لمبة توفير الطاقة. يتم استخدام هذا الخنق في الدائرة ، وفي الصورة أعلاه يتم جرحه على قلب ، والذي يستخدم عادة لصنع محولات النبض. يمكن أن يستخدم الترانزستور T1 أي حقل n- قناة أخرى بجهد مصدر تصريف لا يقل عن 400 فولت ، ويفضل أكثر. سيعطي مثل هذا المحول بضعة ملي أمبير فقط من التيار بجهد 400 فولت ، لكن هذا يكفي لعداد جيجر للعمل عدة مرات. بعد فصل الطاقة عن الدائرة على المكثف المشحون C3 ، ستعمل الدائرة لمدة 20-30 ثانية أخرى ، سعة صغيرة. يحد القامع VD2 الجهد عند 400 فولت. يجب استخدام مكثف C3 لجهد لا يقل عن 400-450 فولت.

يمكن استخدام أي مكبر صوت بيزو أو مكبر صوت Ls1. في حالة عدم وجود إشعاع مؤين ، لا يتدفق التيار عبر المقاومات R2 - R4 (توجد خمس مقاومات في الصورة على اللوح ، لكن مقاومتها الكلية تتوافق مع الدائرة). بمجرد دخول الجسيم المقابل إلى عداد جيجر ، يحدث تأين الغاز داخل المستشعر وتقل مقاومته بشكل حاد ، ونتيجة لذلك تحدث نبضة تيار. يقوم Capacitor C4 بقطع الجزء الثابت ويمرر نبضة تيار فقط إلى السماعة. نسمع نقرة.

في حالتي ، يتم استخدام بطاريتين من الهواتف القديمة كمصدر للطاقة (اثنتان ، حيث يجب أن تكون الطاقة المطلوبة أكثر من 5.5 فولت لبدء الدائرة بسبب قاعدة العنصر المطبقة).

لذلك ، تعمل الدائرة ، في بعض الأحيان نقرات. الآن كيف تستخدمه. أبسط خيار - ينقر قليلاً - كل شيء على ما يرام ، ينقر كثيرًا أو حتى بشكل مستمر - سيء. خيار آخر هو حساب عدد النبضات في الدقيقة تقريبًا وتحويل عدد النقرات إلى ميكرو آر / ساعة. للقيام بذلك ، يجب أن تأخذ قيمة حساسية عداد جيجر من الكتاب المرجعي. ومع ذلك ، دائمًا ما تحتوي المصادر المختلفة على أرقام مختلفة قليلاً. من الناحية المثالية ، ينبغي إجراء القياسات المختبرية لعداد جيجر المختار مع مصادر الإشعاع المرجعية. لذلك بالنسبة لـ SBM-20 ، تختلف قيمة الحساسية من 60 إلى 78 نبضة / μR وفقًا لمصادر مختلفة وكتب مرجعية. لذلك ، قمنا بحساب عدد النبضات في دقيقة واحدة ، ثم نضرب هذا الرقم في 60 لتقريب عدد النبضات في ساعة واحدة ونقسم كل هذا على حساسية المستشعر ، أي على 60 أو 78 أو أيًا كان ما تحصل عليه أقرب إلى الواقع ونتيجة لذلك نحصل على القيمة في µR / h. للحصول على قيمة أكثر موثوقية ، من الضروري إجراء عدة قياسات وحساب المتوسط ​​الحسابي بينهما. يبلغ الحد الأعلى للمستوى الآمن للإشعاع حوالي 20-25 ميكرو آر / ساعة. يصل المستوى المسموح به إلى حوالي 50 ميكرومتر / ساعة. في دول مختلفةقد تختلف الأرقام.

ملاحظة. لقد طُلب مني النظر في هذا الموضوع من خلال مقال عن تركيز غاز الرادون الذي يخترق الغرف والمياه وما إلى ذلك. الخامس مناطق مختلفةالبلد ومصادره.

قائمة عناصر الراديو

تعيين	يكتب	فئة	كمية	ملحوظة	محل	المفكرة الخاصة بي
IC1	توقيت ومذبذب قابل للبرمجة	NE555	1			إلى المفكرة
T1	الترانزستور MOSFET	IRF710	1			إلى المفكرة
VD1	المعدل الصمام الثنائي	1N4007	1			إلى المفكرة
VD2	الصمام الثنائي الواقي	1V5KE400CA	1			إلى المفكرة
C1 ، C2	مكثف	10 نف	2			إلى المفكرة
ج 3	مكثف كهربائيا	2.7 فائق التوهج	1			إلى المفكرة
ج 4	مكثف	100 نف	1	400 فولت

السلامة من الإشعاع ودرجة التلوث بيئةلم يزعج الكثير من مواطني دول العالم حتى اللحظة التي وقعت فيها أحداث كارثية أودت بحياة وصحة مئات وآلاف الأشخاص. الأكثر مأساوية من حيث التلوث الإشعاعي كانت فوكوشيما وناغازاكي و كارثة تشيرنوبيل. لا تزال هذه الأراضي والقصص المرتبطة بها مخزنة في ذاكرة كل شخص وهي درس ، بغض النظر عن حالة السياسة الخارجية ومستواها الرفاه الماليالأمان من الإشعاع يستحق دائمًا القلق بشأنه. من الضروري معرفة الجسيمات التي يستخدمها عداد جيجر لتسجيلها ، وما هي إجراءات الإنقاذ الوقائية التي يجب تطبيقها في حالة حدوث كارثة.

ما هو عداد جيجر المستخدم؟ بسبب تعدد كوارث من صنع الإنسانوزيادة كبيرة في مستوى الإشعاع في الهواء على مدى العقود القليلة الماضية ، ابتكرت البشرية وابتكرت فريدة من نوعها وأقصى حد أجهزة يدويةلتسجيل الجسيمات باستخدام عداد جيجر للاستخدامات المنزلية والصناعية. تتيح هذه الأجهزة قياس مستوى التلوث الإشعاعي ، فضلاً عن التحكم الثابت في حالة التلوث في إقليم أو منطقة ، مع مراعاة طقس, موقع جغرافيوالتقلبات المناخية.

ما هو مبدأ تشغيل عداد جيجر؟ شراء مقياس الجرعات اليوم نوع الأسرةويمكن لأي شخص القيام بجهاز عداد جيجر. وتجدر الإشارة إلى أنه في الظروف التي يمكن أن يكون فيها الإشعاع من النوعين الطبيعي والاصطناعي ، يجب على الشخص أن يراقب باستمرار الخلفية الإشعاعية في منزله ، وكذلك معرفة الجسيمات التي يسجلها عداد جيجر بالضبط ، حول طرق وأساليب الحماية الوقائية من المواد المؤينة و. نظرًا لحقيقة أن الإشعاع لا يمكن رؤيته أو الشعور به من قبل شخص بدون معدات خاصة ، يمكن أن يظل العديد من الأشخاص في حالة عدوى لفترة طويلة دون الشك في ذلك.

من أي إشعاع تحتاج إلى عداد جيجر؟

من المهم أن نتذكر أن الإشعاع يمكن أن يكون مختلفًا ، فهو يعتمد على الجسيمات المشحونة التي يتكون منها ومدى انتشاره عن مصدره. ما هو عداد جيجر؟ على سبيل المثال ، لا تعتبر جسيمات ألفا من الإشعاع خطيرة وعدوانية تجاه جسم الإنسان ، ولكن مع التعرض الطويل يمكن أن تؤدي إلى بعض أشكال المرض والأورام الحميدة والالتهابات. يعتبر إشعاع بيتا أخطر وأشعة ضارة بصحة الإنسان. على وجه التحديد عند قياس هذه الجسيمات في الهواء يتم توجيه مبدأ تشغيل عداد جيجر.

يمكن إنتاج شحنات بيتا بشكل مصطنع نتيجة تشغيل محطات الطاقة النووية أو المعامل الكيميائية ، والطبيعية ، بسبب الصخور البركانية ومصادر أخرى تحت الأرض. في بعض الحالات ، يمكن أن يؤدي التركيز العالي من العناصر المؤينة من نوع بيتا في الهواء إلى الإصابة بالسرطان والأورام الحميدة والالتهابات وتقشير الأغشية المخاطية واضطرابات الغدة الدرقية ونخاع العظام.

ما هو عداد جيجر وكيف يعمل عداد جيجر؟ هذا هو اسم جهاز خاص مزود بأجهزة قياس الجرعات والإشعاع من الأنواع المنزلية والمهنية. عداد جيجر هو عنصر حساس في مقياس الجرعات ، والذي ، في ظل ظروف ضبط مستوى معين من الحساسية ، يساعد على اكتشاف تركيز المواد المؤينة في الهواء خلال فترة زمنية معينة.

تم اختراع عداد جيجر ، الذي تظهر صورته أعلاه ، لأول مرة واختباره عمليًا في بداية القرن العشرين بواسطة العالم والتر مولر. يمكن تقدير مزايا وعيوب عداد جيجر من قبل الأجيال الحالية. تم استخدام هذا الجهاز على نطاق واسع في الحياة اليومية وفي المجال الصناعي حتى الآن. حتى أن بعض الحرفيين يصنعون عداد جيجر الخاص بهم.

مقاييس جرعات محسنة للإشعاع

يجب القول أنه منذ اختراع عداد جيجر ومقياس الجرعات حتى يومنا هذا ، مرت هذه الأجهزة العالمية بمراحل عديدة من التحسين والتحديث. اليوم ، يمكن استخدام هذه الأجهزة ليس فقط للتحقق من المستويات المنخفضة من إشعاع الخلفية في المنزل أو في العمل ، ولكن أيضًا لاستخدام نماذج محسّنة ومُحسّنة تساعد في قياس مستوى الإشعاع في محطات الطاقة النووية ، وكذلك في الدورة من الحرب.

الطرق الحديثةتتيح تطبيقات عداد جيجر التقاط ليس فقط الكمية الإجمالية للمواد المؤينة في الهواء خلال فترة زمنية معينة ، ولكن أيضًا للاستجابة لكثافتها ودرجة شحنتها ونوع الإشعاع وطبيعة التأثير على السطح.

على سبيل المثال ، لا يتطلب تعيين عدادات جيجر للاستخدام المنزلي أو الاستخدام الشخصي قدرات مطورة ، حيث يتم استخدامها عادةً في استخدام محليوتعمل على فحص الخلفية الإشعاعية في المنزل أو على الطعام أو الملابس أو مواد بناء، والتي يمكن أن تحتوي على مستوى معين من الشحن. ومع ذلك ، الصناعية و مقاييس الجرعات المهنيةضروري من أجل اختبار انبعاثات إشعاعية أكثر خطورة وتعقيدًا وتكون بمثابة بطريقة دائمةالسيطرة على مجال الإشعاع في محطات الطاقة النووية ، المعامل الكيميائيةأو محطات الطاقة النووية.

اتصل الان
واحصل على مجانا
مشورة متخصصة

يحصل

بالنظر إلى حقيقة أن الكثير الدول الحديثةاليوم قوية السلاح النووي، يجب أن يكون لدى كل شخص على هذا الكوكب مقاييس جرعات احترافية وعدادات جيجر حتى يتمكن من التحكم في مجال الإشعاع في الوقت المناسب وإنقاذ حياتهم وحياة أحبائهم في حالة الطوارئ والكارثة. من المفيد أيضًا دراسة إيجابيات وسلبيات عداد جيجر مقدمًا.

تجدر الإشارة إلى أن مبدأ تشغيل عدادات جيجر يوفر رد فعل ليس فقط على شدة شحنة الإشعاع وعدد الجسيمات المؤينة في الهواء ، ولكنه يسمح لك أيضًا بفصل إشعاع ألفا عن إشعاع بيتا. نظرًا لأن إشعاع بيتا يعتبر الأكثر عدوانية وقوة مع شحنته وتركيز الأيونات ، فإن عدادات جيجر لاختبارها مغطاة بمشابك خاصة مصنوعة من الرصاص أو الفولاذ من أجل التخلص من العناصر غير الضرورية وعدم إتلاف المعدات أثناء الاختبار.

سمحت القدرة على فرز وفصل تدفقات الإشعاع المختلفة للعديد من الأشخاص اليوم باستخدام مقاييس الجرعات بجودة عالية ، لحساب خطر ومستوى التلوث في منطقة معينة من خلال أنواع مختلفة من عناصر الإشعاع بأكبر قدر ممكن من الوضوح.

مما يتكون عداد جيجر؟

أين يتم استخدام عداد جيجر؟ كما ذكر أعلاه ، عداد جيجر ليس كذلك عنصر منفصل، ولكنه يمثل العنصر الرئيسي والرئيسي في تصميم مقياس الجرعات. من الضروري لأعلى جودة و فحص دقيقخلفية إشعاعية في منطقة معينة.

يجب أن يقال أن عداد جيجر له تصميم جهاز بسيط نسبيًا. بشكل عام ، يحتوي تصميمه على الميزات التالية.

عداد جيجر عبارة عن حاوية صغيرة تحتوي على غاز خامل. كغاز مختلف الشركات المصنعةيستخدم عناصر مختلفةوالمواد. في كثير من الأحيان ، يتم إنتاج عدادات جيجر بأسطوانات مملوءة بالأرجون أو النيون أو خليط من هاتين المادتين. تجدر الإشارة إلى أن الغاز الذي يملأ أسطوانة العداد يكون تحت ضغط ضئيل. يعد ذلك ضروريًا حتى لا يكون هناك جهد بين الكاثود والأنود ولا يحدث اندفاع كهربائي.

الكاثود هو تصميم العداد بأكمله. الأنود عبارة عن سلك أو اتصال معدنيبين الاسطوانة والهيكل الرئيسي لمقياس الجرعات المتصل بالمستشعر. وتجدر الإشارة إلى أنه في بعض الحالات يمكن تصنيع الأنود الذي يتفاعل مباشرة مع عناصر الإشعاع بمصعد خاص طلاء واقيمما يسمح لك بالتحكم في الأيونات التي تخترق الأنود وتؤثر على القياس النهائي.

كيف يعمل عداد جيجر؟

بعد أن أوضحنا النقاط الرئيسية لتصميم عداد جيجر ، يجدر وصف مبدأ تشغيل عداد جيجر بإيجاز. نظرًا لبساطة ترتيبها ، من السهل جدًا شرح تشغيلها وتشغيلها. يعمل عداد جيجر مثل هذا:

1. عندما يتم تشغيل مقياس الجرعات بين الكاثود والأنود ، يحدث جهد كهربائي متزايد بمساعدة المقاوم. ومع ذلك ، لا يمكن أن ينخفض ​​الجهد أثناء التشغيل بسبب حقيقة أن زجاجة العداد مملوءة بغاز خامل.
2. عندما يصطدم أيون مشحون بالقطب الموجب ، يبدأ في الاختلاط بغاز خامل للتأين. وبالتالي ، يتم إصلاح عنصر الإشعاع بمساعدة جهاز استشعار ويمكن أن يؤثر على مؤشرات خلفية الإشعاع في المنطقة التي يتم فحصها. عادة ما تتم الإشارة إلى نهاية الاختبار بالصوت المميز لعداد جيجر.

كما ذكرنا أعلاه ، فإن بعض الأنودات الخاصة بعدادات جيجر مصنوعة من طلاء خاص. هذه التدابير ضرورية للتأكد من أن العداد يلتقط فقط إشعاع بيتا بأعلى جودة ويستجيب للجزيئات المشحونة الأكثر خطورة على جسم الإنسان.

يعد الإشعاع المؤين غير المنضبط بأي شكل من الأشكال أمرًا خطيرًا. لذلك ، هناك حاجة للتسجيل والمراقبة والمحاسبة. تعد طريقة التأين لتسجيل الذكاء الاصطناعي إحدى طرق قياس الجرعات التي تتيح لك أن تكون على دراية بحالة الإشعاع الحقيقية.

ما هي طريقة التأين لتسجيل الاشعاع؟

تعتمد هذه الطريقة على تسجيل تأثيرات التأين. يمنع المجال الكهربائي الأيونات من إعادة الاتحاد ويوجه حركتها نحو الأقطاب الكهربائية المناسبة. هذا يجعل من الممكن قياس حجم شحنة الأيونات المتكونة تحت تأثير الإشعاع المؤين.

أجهزة الكشف وخصائصها

يتم استخدام ما يلي كأجهزة كشف في طريقة التأين:

• غرف التأين
• عدادات جيجر مولر ؛
• عدادات متناسبة
• كاشفات أشباه الموصلات
• وإلخ.

جميع الكاشفات ، باستثناء أشباه الموصلات ، عبارة عن أسطوانات مملوءة بالغاز ، حيث يتم تركيب قطبين كهربائيين بجهد DC مطبق عليهم. يتم تجميع الأيونات على الأقطاب الكهربائية ، والتي تتشكل أثناء مرور الإشعاع المؤين عبر وسط غازي. الأيونات السالبةالانتقال إلى القطب الموجب ، والإيجابي للكاثود ، وتشكيل تيار التأين. يمكن استخدام قيمته لتقدير عدد الجسيمات المكتشفة وتحديد شدة الإشعاع.

مبدأ تشغيل عداد جيجر مولر

يعتمد تشغيل العداد على تأثير التأين. تتصادم الإلكترونات التي تتحرك في الغاز (التي يخرجها الإشعاع عند اصطدامها بجدران العداد) مع ذراته ، مما يؤدي إلى إخراج الإلكترونات منها ، مما يؤدي إلى تكوين الإلكترونات الحرة والأيونات الموجبة. موجود بين الكاثود والأنود الحقل الكهربائييعطي الإلكترونات الحرة تسارعًا كافيًا لبدء تأين التأثير. نتيجة لرد الفعل هذا ، عدد كبير منأيونات مع زيادة حادة في التيار من خلال العداد ونبض الجهد ، والذي يتم تسجيله بواسطة جهاز التسجيل. ثم يتم إخماد تصريف الانهيار الجليدي. عندها فقط يمكن تسجيل الجسيم التالي.

الفرق بين حجرة التأين وعداد جيجر مولر.

يستخدم عداد الغاز (عداد جيجر) تأينًا ثانويًا ، مما يؤدي إلى تضخيم غاز كبير للتيار ، والذي يحدث لأن سرعة الأيونات المتحركة الناتجة عن المادة المؤينة عالية جدًا بحيث يتم تكوين أيونات جديدة. يمكنهم بدورهم أيضًا تأين الغاز ، وبالتالي تطوير العملية. وبالتالي ، ينتج كل جسيم 10 6 أضعاف أيونات أكثر مما هو ممكن في غرفة التأين ، مما يجعل من الممكن قياس حتى الإشعاع المؤين منخفض الكثافة.

كاشفات أشباه الموصلات

العنصر الرئيسي لأجهزة الكشف عن أشباه الموصلات هو البلورة ، ويختلف مبدأ التشغيل عن حجرة التأين فقط في أن الأيونات تتشكل في سمك البلورة ، وليس في فجوة الغاز.

أمثلة على مقاييس الجرعات المعتمدة على طرق تسجيل التأين

الجهاز الحديث من هذا النوع هو مقياس الجرعات الإكلينيكي 27012 مع مجموعة من غرف التأين ، وهو المعيار اليوم.

من بين مقاييس الجرعات الفردية ، انتشر انتشار KID-1 و KID-2 و DK-02 و DP-24 وما إلى ذلك ، وكذلك ID-0.2 ، وهو نظير حديث لتلك المذكورة أعلاه.