تم اختراع الجهاز عام 1908 بواسطة الفيزيائي الألماني هانز فيلهلم جيجر ، وهو جهاز يستخدم على نطاق واسع اليوم. والسبب في ذلك هو الحساسية العالية للجهاز وقدرته على تسجيل مجموعة متنوعة من الإشعاع. سهولة التشغيل والتكلفة المنخفضة تجعل من الممكن شراء عداد جيجر لأي شخص يقرر قياس مستوى الإشعاع بشكل مستقل في أي وقت وفي أي مكان. ما هو هذا الجهاز وكيف يعمل؟

مبدأ تشغيل عداد جيجر

تصميمه بسيط للغاية. في حاوية مختومة مع قطبين يتم ضخهما خليط الغاز، تتكون من النيون والأرجون ، والتي تتأين بسهولة. يتم توفيره للأقطاب الكهربائية (بترتيب 400 فولت) ، والتي في حد ذاتها لا تسبب أي ظواهر تفريغ حتى اللحظة التي تبدأ فيها عملية التأين في الوسط الغازي للجهاز. يؤدي ظهور الجسيمات القادمة من الخارج إلى حقيقة أن الإلكترونات الأولية ، المتسارعة في المجال المقابل ، تبدأ في تأين جزيئات أخرى من الوسط الغازي. نتيجة لذلك ، تحت تأثير المجال الكهربائي ، يحدث إنشاء شبيه بالانهيار الجليدي للإلكترونات والأيونات الجديدة ، مما يزيد بشكل حاد من توصيل سحابة الإلكترون أيون. يحدث التفريغ في الوسط الغازي لعداد جيجر. عدد النبضات التي تحدث خلال فترة زمنية معينة يتناسب طرديا مع عدد الجسيمات المكتشفة. تاكوف في بعبارات عامةمبدأ عمل عداد جيجر.

تحدث العملية العكسية ، نتيجة لعودة وسيط الغاز إلى حالته الأصلية ، من تلقاء نفسه. تحت تأثير الهالوجينات (عادة ما يتم استخدام البروم أو الكلور) ، يحدث إعادة تركيب مكثف للشحنات في هذا الوسط. هذه العملية أبطأ بكثير ، وبالتالي فإن الوقت المطلوب لاستعادة حساسية عداد جيجر هو سمة مهمة جدًا في جواز السفر للجهاز.

على الرغم من أن مبدأ تشغيل عداد جيجر بسيط للغاية ، إلا أنه قادر على الاستجابة للإشعاع المؤين في معظم الأحيان. أنواع مختلفة. هذا هو α- و β- و γ- بالإضافة إلى الأشعة السينية والنيوترون وكل شيء يعتمد على تصميم الجهاز. وهكذا ، فإن نافذة المدخل لعداد جيجر القادر على تسجيل إشعاع ألفا ولين مصنوع من الميكا بسمك من 3 إلى 10 ميكرون. للكشف عنها مصنوعة من البريليوم والأشعة فوق البنفسجية - من الكوارتز.

أين يتم استخدام عداد جيجر؟

مبدأ تشغيل عداد جيجر هو أساس تشغيل معظم مقاييس الجرعات الحديثة. هذه الأجهزة الصغيرة منخفضة التكلفة نسبيًا حساسة جدًا ويمكن أن تعرض النتائج في وحدات قابلة للقراءة. تجعل سهولة استخدامها تشغيل هذه الأجهزة حتى بالنسبة لأولئك الذين لديهم فهم بعيد جدًا لقياس الجرعات.

وفقًا لقدراتها ودقة القياس ، تعتبر مقاييس الجرعات مهنية ومنزلية. بمساعدتهم ، من الممكن تحديد المصدر المتاح للإشعاع المؤين في الوقت المناسب وبشكل فعال منطقة مفتوحة، وكذلك في الداخل.

يمكن لهذه الأجهزة ، التي تستخدم مبدأ تشغيل عداد جيجر في عملها ، أن تعطي إشارة في الوقت المناسب عن الخطر باستخدام الإشارات المرئية والصوتية أو الاهتزازية. لذلك ، يمكنك دائمًا فحص الطعام والملابس وفحص الأثاث والمعدات ومواد البناء وما إلى ذلك من عدم وجود إشعاع ضار بجسم الإنسان.

الغرض من العدادات

عداد جيجر مولر عبارة عن جهاز ثنائي القطب مصمم لتحديد الكثافة إشعاعات أيونيةأو بعبارة أخرى ، لحساب الجسيمات المؤينة الناتجة عن التفاعلات النووية: أيونات الهليوم (- الجسيمات) ، والإلكترونات (- الجسيمات) ، وكميات الأشعة السينية (- الجسيمات) والنيوترونات. تتكاثر الجسيمات مع جدا سرعة عالية[ما يصل الى 2 . 10 7 m / s للأيونات (طاقة تصل إلى 10 MeV) وتقريبًا لسرعة الضوء للإلكترونات (طاقة 0.2 - 2 MeV)] ، بسبب اختراقها داخل العداد. يتمثل دور العداد في تكوين نبضة جهد قصيرة (جزء من ميلي ثانية) (وحدات - عشرات الفولتات) عندما يدخل الجسيم في حجم الجهاز.

بالمقارنة مع أجهزة الكشف الأخرى (أجهزة الاستشعار) للإشعاع المؤين (غرفة التأين ، العداد النسبي) ، فإن عداد جيجر مولر لديه حساسية عتبة عالية - فهو يسمح لك بالتحكم في الخلفية الإشعاعية الطبيعية للأرض (1 جسيم لكل سم 2 في 10 - 100 ثانية). الحد الأعلى للقياس منخفض نسبيًا - يصل إلى 10 4 جسيمات لكل سم 2 في الثانية أو حتى 10 سيفرت في الساعة (Sv / h). ميزة العداد هي القدرة على تكوين نفس نبضات جهد الخرج بغض النظر عن نوع الجسيمات وطاقتها وعدد التأينات التي ينتجها الجسيم في حجم المستشعر.

يعتمد تشغيل عداد جيجر على تفريغ غاز نبضي غير مستدام ذاتيًا بين أقطاب معدنية ، والذي يبدأ بواسطة إلكترون واحد أو أكثر يظهر نتيجة تأين الغاز - ، - ، أو - الجسيمات. تستخدم العدادات عادةً تصميمًا أسطوانيًا من الأقطاب الكهربائية ، وقطر الأسطوانة الداخلية (الأنود) أصغر بكثير (2 أو أكثر من حيث الحجم) من الخارجي (الكاثود) ، وهو أمر ذو أهمية أساسية. قطر الأنود المميز هو 0.1 مم.

تدخل الجسيمات العداد من خلال غلاف الفراغ والكاثود في نسخة "أسطوانية" من التصميم (الشكل 2 ، أ) أو من خلال نافذة رفيعة مسطحة خاصة في النسخة "النهائية" من التصميم (الشكل 2 ،ب). يستخدم المتغير الأخير لاكتشاف جسيمات بيتا التي لها قدرة اختراق منخفضة (على سبيل المثال ، يتم الاحتفاظ بها بواسطة ورقة) ، ولكنها خطيرة من الناحية البيولوجية إذا دخل مصدر الجسيمات إلى الجسم. تُستخدم أجهزة الكشف ذات النوافذ الميكا أيضًا لحساب جسيمات بيتا منخفضة الطاقة نسبيًا (إشعاع بيتا "الناعم").

أرز. 2. تصميمات تخطيطيةإسطواني ( أ) ونهاية ( ب)عدادات جايجر. التعيينات: 1 - غلاف مفرغ (زجاجي) ؛ 2 - الأنود 3 - الكاثود. 4 - شباك (ميكا ، سيلوفان)

في النسخة الأسطوانية من العداد ، المصممة لاكتشاف الجسيمات عالية الطاقة أو الأشعة السينية اللينة ، يتم استخدام غلاف فراغ رقيق الجدران ، والكاثود مصنوع من رقائق رقيقة أو على شكل فيلم معدني رفيع (النحاس ، الألومنيوم) المودعة على السطح الداخلياصداف. في عدد من التصميمات ، يعتبر الكاثود المعدني الرقيق الجدران (مع أدوات التقوية) عنصرًا في غلاف الفراغ. الأشعة الصلبة للأشعة السينية (الجسيمات) لها قوة اختراق عالية. لذلك ، يتم تسجيله بواسطة أجهزة الكشف ذات الجدران السميكة بما يكفي لقذيفة الفراغ والكاثود الضخم. في عدادات النيوترون ، يتم طلاء الكاثود بطبقة رقيقة من الكادميوم أو البورون ، حيث يتم تحويل الإشعاع النيوتروني إلى إشعاع مشع من خلال التفاعلات النووية.

عادة ما يتم تعبئة حجم الجهاز بالأرجون أو النيون بمزيج صغير (يصل إلى 1٪) من الأرجون عند ضغط قريب من الغلاف الجوي (10-50 كيلو باسكال). للقضاء على ظواهر ما بعد التفريغ غير المرغوب فيها ، يتم إدخال خليط من البروم أو أبخرة الكحول (حتى 1٪) في حشوة الغاز.

يتم تحديد قدرة عداد جيجر على اكتشاف الجسيمات بغض النظر عن نوعها وطاقتها (لتوليد نبضة جهد واحدة بغض النظر عن عدد الإلكترونات التي يشكلها الجسيم) من خلال حقيقة أنه نظرًا للقطر الصغير جدًا للأنود ، يتركز كل الجهد المطبق على الأقطاب الكهربائية في طبقة ضيقة بالقرب من الأنود. يوجد خارج الطبقة "منطقة محاصرة للجسيمات" حيث تقوم بتأين جزيئات الغاز. يتم تسريع الإلكترونات التي تمزقها الجزيئات من الجزيئات نحو القطب الموجب ، لكن الغاز يتأين بشكل ضعيف بسبب قوة المجال الكهربائي المنخفضة. يزداد التأين بشكل حاد بعد دخول الإلكترونات إلى الطبقة القريبة من الأنود مع قوة مجال عالية ، حيث تتطور الانهيارات الإلكترونية (واحد أو عدة) مع درجة عالية جدًا من مضاعفة الإلكترون (حتى 10 7). ومع ذلك ، فإن التيار الناتج لا يصل بعد إلى القيمة المقابلة لتوليد إشارة المستشعر.

ترجع الزيادة الإضافية في التيار إلى قيمة التشغيل إلى حقيقة أنه ، في وقت واحد مع التأين ، يتم إنشاء فوتونات الأشعة فوق البنفسجية في الانهيارات الثلجية بطاقة تبلغ حوالي 15 فولتًا ، وهو ما يكفي لتأين جزيئات الشوائب في تعبئة الغاز (على سبيل المثال ، التأين جهد جزيئات البروم هو 12.8 فولت). تتسارع الإلكترونات التي ظهرت نتيجة تأين الجزيئات خارج الطبقة نحو القطب الموجب ، لكن الانهيارات الجليدية لا تتطور هنا بسبب انخفاض شدة المجال ولعملية تأثير ضئيل على تطور التفريغ. الوضع مختلف في الطبقة: الإلكترونات الضوئية الناتجة ، بسبب الشدة العالية ، تبدأ الانهيارات الجليدية الشديدة التي تتولد فيها فوتونات جديدة. يتجاوز عددهم العدد الأولي والعملية في الطبقة وفقًا للمخطط "الفوتونات - الانهيارات الجليدية الإلكترونية - الفوتونات" تزداد بسرعة (عدة ميكروثانية) (تدخل في "وضع الزناد"). في هذه الحالة ، ينتشر التفريغ من مكان الانهيارات الثلجية الأولى التي بدأها الجسيم على طول الأنود ("الاشتعال المستعرض") ، ويزداد تيار الأنود بشكل حاد وتتشكل الحافة الأمامية لإشارة المستشعر.

ترجع الحافة الخلفية للإشارة (انخفاض التيار) إلى سببين: انخفاض في جهد الأنود بسبب انخفاض الجهد من التيار عبر المقاوم (عند الحافة الأمامية ، يتم الحفاظ على الإمكانات من خلال السعة بين القطب الكهربائي) وانخفاض في شدة المجال الكهربائي في الطبقة تحت تأثير الشحنة الفضائية للأيونات بعد مغادرة الإلكترونات للأنود (تزيد الشحنة من إمكانات النقاط ، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد على الطبقة ، و في منطقة محاصرة الجسيمات). كلا السببين يقللان من شدة تطور الانهيار الجليدي وتتلاشى العملية وفقًا لمخطط "الانهيار الجليدي - الفوتونات - الانهيارات الجليدية" ، وينخفض ​​التيار عبر المستشعر. بعد نهاية النبضة الحالية ، تزداد إمكانات الأنود إلى المستوى الأولي (مع تأخير معين بسبب شحنة السعة بين القطب الكهربي من خلال المقاوم الأنود) ، ويعود التوزيع المحتمل في الفجوة بين الأقطاب إلى شكله الأصلي نتيجة هروب الأيونات إلى القطب السالب ، ويستعيد العداد القدرة على تسجيل وصول جسيمات جديدة.

يتم إنتاج العشرات من أنواع أجهزة الكشف عن الإشعاع المؤين. يتم استخدام العديد من الأنظمة لتعيينها. على سبيل المثال ، STS-2 ، STS-4 - عدادات الإطفاء الذاتي ، أو MS-4 - عداد مع كاثود نحاسي (V - مع التنجستن ، G - مع الجرافيت) ، أو SAT-7 - عداد جسيمات الوجه ، SBM -10 - عداد - جزيئات معدنية ، SNM-42 - عداد نيوتروني معدني ، CPM-1 - عداد لإشعاع الأشعة السينية ، إلخ.

1.4 عداد جيجر مولر

في العداد النسبي ، يتطور تصريف الغاز فقط في جزء من حجم الغاز. أولاً ، يتشكل التأين الأولي فيه ، ثم فيضان من الإلكترونات. لا يتم تغطية باقي الحجم بواسطة تفريغ الغاز. مع زيادة الجهد ، تتوسع المنطقة الحرجة. يزيد من تركيز الجزيئات المثارة ، وبالتالي عدد الفوتونات المنبعثة. تحت تأثير الفوتونات من الكاثود وهروب جزيئات الغاز

المزيد والمزيد من الكهروضوئية. هذا الأخير ، بدوره ، يؤدي إلى انهيار جليدي جديد للإلكترونات في حجم العداد ، لا يشغلها تفريغ الغاز من التأين الأولي. وبالتالي ، تؤدي الزيادة في الجهد U إلى انتشار تفريغ الغاز على حجم العداد. عند بعض الجهد U p. يُطلق على العتبة ، ويغطي تفريغ الغاز الحجم الكامل للعداد. عند الجهد U p ، تبدأ منطقة Geiger-Muller.

عداد جيجر (أو عداد جيجر مولر) هو عداد مملوء بالغاز من الجسيمات الأولية المشحونة ، إشارة كهربائيةالتي يتم تحسينها بسبب التأين الثانوي لحجم الغاز في العداد ولا تعتمد على الطاقة التي يتركها الجسيم في هذا الحجم. تم اختراعه في عام 1908 من قبل H. عداداتجيجر مولر - أكثر كاشفات (مجسات) الإشعاع المؤين شيوعًا.

عداد جيجر مولر -جهاز تفريغ الغاز للكشف عن أنواع مختلفة من الإشعاعات المشعة وغيرها من الإشعاعات المؤينة ودراستها: جسيمات ألفا وبيتا وجسيمات بيتا وكوانتا الضوء والأشعة السينية والجسيمات عالية الطاقة في الأشعة الكونية والمسرعات. يتم تسجيل كوانتا جاما بواسطة عداد جيجر مولر بواسطة جسيمات مؤينة ثانوية - الإلكترونات الضوئية ، إلكترونات كومبتون ، أزواج الإلكترون والبوزيترون ؛ يتم تسجيل النيوترونات بواسطة نوى الارتداد ونواتج التفاعلات النووية التي تنشأ في غاز العداد. يعمل العداد عند الفولتية المقابلة للاكتفاء الذاتي

تفريغ الاكليل (القسم الخامس ، الشكل 21).

أرز. 21. مخطط التبديل على عداد جيجر

يتم تطبيق فرق جهد (V) بين الجدران والقطب المركزي من خلال مقاومة R يحولها مكثف

C1.

هذا العداد لديه احتمال 100 ٪ تقريبًا للكشف عن الجسيمات المشحونة ، منذ ذلك الحين

يكفي زوج إلكترون-أيون واحد لحدوث التفريغ.

من الناحية الهيكلية ، يتم ترتيب عداد جيجر أيضًا باعتباره عدادًا نسبيًا ، أي هو مكثف (أسطواني عادة) ، مع مجال كهربائي غير منتظم بدرجة عالية. يتم تطبيق جهد موجب (أنود) على القطب الداخلي (خيط معدني رفيع) ، ويتم تطبيق جهد سلبي (كاثود) على القطب الخارجي. يتم وضع الأقطاب الكهربائية في خزان مغلق بإحكام مملوء ببعض الغاز حتى ضغط 13-26 كيلو نيوتن / م 2 (100-200 مم م.). يتم تطبيق جهد من عدة sotv على أقطاب العداد. يتم تطبيق علامة + على الخيط من خلال المقاومة R.

من الناحية الوظيفية ، يكرر عداد جيجر أيضًا العداد التناسبي ، ولكنه يختلف عن الأخير في ذلك ، نظرًا لاختلاف الجهد العالي على الأقطاب الكهربائية ، فإنه يعمل في مثل هذا الوضع عندما يكون كافياً لظهور إلكترون واحد في حجم الكاشف إلى تطوير عملية قوية تشبه الانهيار الجليدي بسبب التأين الثانوي (تضخيم الغاز) ، القادر على تأين المنطقة بأكملها بالقرب من خيوط الأنود. في هذه الحالة ، تصل النبضة الحالية إلى القيمة المحددة (المشبعة) ولا تعتمد على التأين الأولي. تتطور مثل الانهيار الجليدي ، وتنتهي هذه العملية بتكوين سحابة أيون الإلكترون في الفضاء بين القطب الكهربي ، مما يزيد بشكل حاد من الموصلية. من حيث الجوهر ، عندما يدخل الجسيم إلى عداد جيجر ، يندلع تفريغ مستقل للغاز (يشتعل) فيه ، ويكون مرئيًا (إذا كانت الحاوية شفافة) حتى مع وجود غاز بسيط. في هذه الحالة ، يمكن أن يصل عامل تضخيم الغاز إلى 1010 ، ويمكن أن يصل حجم النبضة إلى عشرات الفولتات.

يحدث وميض تفريغ الهالة ويتدفق التيار عبر العداد.

يتم توزيع المجال الكهربائي في العداد بحيث يتطور التفريغ فقط بالقرب من أنود العداد على مسافة عدة أقطار فتيل. تتراكم الإلكترونات بسرعة على الفتيل (لا يزيد عن 10-6 ثوانٍ) ، حوله يتكون "غمد" من الأيونات الموجبة. تزيد شحنة الفضاء الموجبة من قطر الأنود الفعال وبالتالي تقلل من شدة المجال ، وبالتالي ينقطع التفريغ. عندما تتحرك طبقة الأيونات الموجبة بعيدًا عن الفتيل ، يضعف تأثير الفرز الخاص بها وتصبح قوة المجال بالقرب من الأنود كافية لتشكيل وميض تفريغ جديد. الأيونات الموجبة ، التي تقترب من الكاثود ، تطرد الإلكترونات من الأخير ، مما يؤدي إلى تكوين ذرات متعادلة لغاز خامل في حالة مثارة. ذرات متحمس في

بالاقتراب بشكل كافٍ من الكاثود ، يتم إخراج الإلكترونات من سطحه ، والتي تصبح مؤسسي الانهيارات الثلجية الجديدة. بدون تأثير خارجيمثل هذا العداد سيكون في تفريغ متقطع طويل.

وبالتالي ، مع R كبير بدرجة كافية (108-1010 أوم) ، تتراكم شحنة سالبة على الخيط

و ينخفض ​​فرق الجهد بين الفتيل والكاثود بسرعة ، مما يؤدي إلى إنهاء التفريغ. بعد ذلك ، يتم استعادة حساسية العداد بعد ذلك 10-1-10-3 ثانية (وقت تفريغ السعة C من خلال المقاومة R). هذا هو الوقت المطلوب للأيونات الموجبة البطيئة التي تملأ الفراغ بالقرب من خيوط الأنود بعد مرور الجسيم ومرور الانهيار الإلكتروني لتنتقل إلى القطب السالب ،

و استعادة حساسية الكاشف. مثل هذا الوقت الطويل الميت غير مريح للعديد من التطبيقات.

ل الاستخدام العملييتم استخدام عدادات جايجر غير ذاتية التبريد طرق مختلفةإنهاء التفريغ:

أ) استخدام الدوائر الإلكترونية لإطفاء التفريغ في الغاز. تقوم الدائرة الإلكترونية المُكيَّفة لهذا الغرض ، في الوقت المناسب ، بإصدار "إشارة مضادة" للعداد ، والتي توقف التفريغ المستقل و "تمسك" العداد لفترة حتى يتم تحييد الجسيمات المشحونة التي نشأت تمامًا. خصائص هذا العداد مع دائرة قمع التفريغ قريبة من تلك الخاصة بعدادات الإطفاء الذاتي وتتجاوزها في بعض الأحيان.

ب) التبريد عن طريق اختيار قيم مقاومة الحمل والسعة المكافئة ، وكذلك الجهد على العداد.

في اعتمادًا على آلية تبريد التفريغ ، يتم تمييز مجموعتين من العدادات: عدم الإطفاء الذاتي والإطفاء الذاتي. في العدادات غير ذاتية الإطفاء ، يكون الوقت "الميت" طويلاً للغاية(10-2 ثوانٍ) ، له

تطبق التخفيضات الدوائر الإلكترونيةتبريد التفريغ ، مما يقلل من وقت الحل إلى وقت تجميع الأيونات الموجبة عند الكاثود (10-4 ثوانٍ).

الآن يتم استبدال العدادات غير ذاتية الإطفاء ، والتي يتم فيها إخماد التصريفات بواسطة المقاومة R ، بعدادات إطفاء ذاتية ، وهي أيضًا أكثر استقرارًا. في نفوسهم ، بفضل حشوة غاز خاصة (غاز خامل بمزيج من الجزيئات المعقدة ، مثل بخار الكحول ، و

خليط من الهالوجينات - الكلور ، البروم ، اليود) ينفجر التفريغ من تلقاء نفسه حتى عند المقاومة المنخفضة R. الوقت الميت لعداد الإطفاء الذاتي ~ 10-4 ثانية.

في 1937 لفت تروست الانتباه إلى حقيقة أنه إذا كان عداد مليء بالأرجون ،

إضافة كمية صغيرة (عدة في المئة) من البخار الكحول الإيثيلي(C2 H5 OH) ، فإن التفريغ الناتج عن العداد بواسطة جسيم مؤين سوف يخرج من تلقاء نفسه. بعد ذلك ، اتضح أن الانقراض التلقائي للتصريف في العداد يحدث أيضًا عند إضافة أبخرة أخرى إلى الأرجون. مركبات العضويةوجود مركبات متعددة الذرات المعقدة. عادة ما تسمى هذه المواد التبريد ، وتسمى عدادات جيجر مولر ، التي تستخدم فيها هذه المواد ، عدادات نوع الإطفاء الذاتي. يتم تعبئة عداد الإطفاء الذاتي بمزيج من غازين (أو أكثر). أحد الغازات ، الغاز الرئيسي ، حوالي 90٪ في الخليط ، الآخر ، غاز التبريد ، حوالي 10٪. يجب أن ترضي مكونات خليط العمل شرط إلزامي، والذي يتكون من حقيقة أن إمكانات التأين لغاز التبريد يجب أن تكون أقل من إمكانات الإثارة الأولى للغاز الرئيسي.

تعليق. غالبًا ما تستخدم أجهزة الكشف عن الأسلاك Xenon للكشف عن الأشعة السينية. مثال على ذلك هو أول مسح ضوئي طبي رقمي فلوروجراف MTsRU SIBIR. تطبيق آخر لعدادات الأشعة السينية هو مقياس طيف تشتت الموجة الفلورية للأشعة السينية (على سبيل المثال ، Venus 200) ، المصمم لتحديد عناصر مختلفةفي المواد والمواد. اعتمادًا على العنصر الذي سيتم تحديده ، يمكن استخدام الكاشفات التالية: - كاشف تناسبي للتدفق مزود بنوافذ 1 ، 2 ، 6 ميكرون ، كاشف نيون غير متدفق مع نوافذ بسمك 25 و 50 ميكرون ، - كاشف كريبتون غير متدفق مزود بفتحة نافذة بسمك 100 ميكرون - كاشف زينون مع نافذة 200 ميكرون وكاشف وميض مع نافذة 300 ميكرون.

تسمح عدادات الإطفاء الذاتي بسرعة كبيرةحسابات بدون دوائر إلكترونية خاصة

فوجدوا إطفاء السائل تطبيق واسع. عدادات الإطفاء الذاتي بشوائب التبريد العضوية لها عمر تشغيلي محدود (108-1010 نبضات). عندما يتم استخدام أحد الهالوجينات كشوائب تبريد (غالبًا ما يتم استخدام Br2 الأقل نشاطًا) ، تصبح مدة الخدمة غير محدودة عمليًا بسبب حقيقة أن جزيئات الهالوجين ثنائي الذرة تتشكل مرة أخرى بعد التفكك في الذرات (أثناء عملية التفريغ). تشمل عيوب عدادات الهالوجين مدى تعقيد تكنولوجيا التصنيع الخاصة بها بسبب النشاط الكيميائي للهالوجينات ووقت الصعود الطويل للحافة الرائدة للنبضات بسبب ارتباط الإلكترونات الأولية بجزيء الهالوجين. إن "سحب" الحافة الأمامية للنبضة في عدادات الهالوجين يجعلها غير قابلة للتطبيق في دوائر الصدفة.

الخصائص الرئيسية للعداد هي: خاصية العد - اعتماد معدل العد على حجم جهد التشغيل ؛ كفاءة العداد هي نسبة عدد الجسيمات المحسوبة إلى عدد جميع الجسيمات التي تدخل حجم عمل العداد ، معبرًا عنها كنسبة مئوية ؛ حل الوقت -

الحد الأدنى للفاصل الزمني بين النبضات التي يتم تسجيلها بشكل منفصل ومدة خدمة العدادات.

أرز. 22. مخطط حدوث الوقت الميت في العداد جيجر مولر.(شكل النبض أثناء التفريغ في عداد جيجر مولر).

إن طول الفترة الزمنية اللازمة لاستعادة حساسية الإشعاع لعداد جيجر وتحديد سرعته فعليًا - الوقت "الميت" - هو سمة جواز سفره المهمة.

إذا بدأ التفريغ الناجم عن جسيم نووي في عداد جيجر مولر في الوقت t 0 ، فإن الجهد على العداد ينخفض ​​بشكل حاد. العداد لفترة معينة ، والذي يسمى الوقت الميت τ m ، غير قادر على تنظيم الجسيمات الأخرى. من لحظة t 1 ، أي بعد انقضاء الوقت الميت ، قد يكون للمقياس تفريغ ذاتي مرة أخرى. ومع ذلك ، في البداية ، لا يزال اتساع النبضة صغيرًا. فقط بعد وصول الشحنة الفضائية إلى سطح الكاثود ، تتشكل نبضات ذات سعة عادية في العداد. الفاصل الزمني بين اللحظة t 0 عندما حدث تفريغ مستقل في العداد ولحظة استعادة جهد التشغيل t 3 يسمى وقت الاسترداد. لكي يتمكن جهاز التسجيل من حساب النبض ، من الضروري أن يتجاوز اتساعه قيمة معينة U p. يُطلق على الفترة الزمنية بين لحظة حدوث تفريغ مستقل t 0 ولحظة تكوين السعة U p pulse t 2 وقت الاستبانة τ p لعداد جيجر-مولر. وقت الحل τ p أكبر إلى حد ما من الوقت الميت.

إذا دخل عدد كبير من الجسيمات إلى العداد كل ثانية (عدة آلاف أو أكثر) ، فسيكون وقت الحل τ p مشابهًا في الحجم لمتوسط ​​الفترة الزمنية بين النبضات ، لذلك لا يتم حساب عدد كبير من النبضات. دع م يكون معدل العد الملحوظ للعداد. ثم الجزء من الوقت الذي تكون فيه وحدة العد غير حساسة هو m τ. لذلك ، فإن عدد النبضات المفقودة لكل وحدة زمنية يساوي nm p ، حيث n هو معدل العد الذي يمكن ملاحظته إذا كان لوقت الحل قيمة ضئيلة. لذا

يسمى تصحيح معدل العد الذي تقدمه هذه المعادلة تصحيح زمن التسوية الميت.

تتميز عدادات الإطفاء الذاتي للهالوجين بأقل جهد إمداد ، ومعلمات إشارة خرج ممتازة وسرعة عالية بما فيه الكفاية ، وقد أثبتت أنها مناسبة بشكل خاص للاستخدام كأجهزة استشعار للإشعاع المؤين في أجهزة مراقبة الإشعاع المنزلي.

يتسبب كل جسيم يكتشفه العداد في ظهور نبضة قصيرة في دائرة الخرج. يعتمد عدد النبضات التي تحدث لكل وحدة زمنية - معدل عد عداد جيجر - على مستوى الإشعاع المؤين والجهد على أقطابها. يظهر الشكل النموذجي لمعدل العد مقابل جهد الإمداد V في الشكل. 23. هنا V zazh هو الجهد لبدء العد ؛ V 1 و V 2 هما الحدان الأدنى والأعلى لمنطقة العمل ، ما يسمى بالهضبة ، حيث يكون معدل العد مستقلاً تقريبًا عن جهد الإمداد الخاص بـ يعداد. عادة ما يتم اختيار جهد التشغيل التابع V في منتصف هذا القسم. يتوافق مع N p - معدل العد في هذا الوضع.

أرز. 23. اعتماد معدل العد على جهد الإمداد في عداد جيجر (خاصية العد)

إن اعتماد معدل العد على مستوى التعرض للإشعاع للعداد هو أهم ما يميزه. الرسم البياني لهذا الاعتماد خطي تقريبًا ، وبالتالي غالبًا ما يتم التعبير عن حساسية إشعاع العداد من حيث النبضات / μR (النبضات لكل microroentgen ؛ يتبع هذا البعد من نسبة معدل العد - نبضات / ثانية - إلى مستوى الإشعاع - ميكرومتر / ثانية). في

في الحالات التي لا يُشار فيها (ليس نادرًا ، للأسف) ، للحكم على حساسية الإشعاع

العداد يمثل بشكل مختلف هو أيضا جدا معلمة مهمة- الخلفية الخاصة. هذا هو اسم معدل العد ، وسببه مكونان: خارجي - خلفية الإشعاع الطبيعي ، وداخلي - إشعاع النويدات المشعة المحصورة في تصميم العداد نفسه ، وكذلك الانبعاث التلقائي للإلكترون من الكاثود الخاص به. ("الخلفية" في قياس الجرعات لها نفس المعنى تقريبًا مثل "الضوضاء" في الإلكترونيات الراديوية ؛ في كلتا الحالتين نحن نتكلمحول التأثيرات غير القابلة للإزالة بشكل أساسي على الجهاز.)

مرة اخرى خاصية مهمةعداد جايجر هو اعتماد حساسيته للإشعاع على طاقة ("صلابة") الجسيمات المؤينة. في المصطلحات المهنية ، يُطلق على الرسم البياني لهذا الاعتماد "ضربة مع صلابة". إلى أي مدى يعد هذا الاعتماد مهمًا ، يوضح الرسم البياني في الشكل. من الواضح أن "السفر بصلابة" سيؤثر على دقة القياسات المأخوذة.

عداد جيجر في جوهره بسيط للغاية. تم إدخال خليط غاز يتكون أساسًا من نيون وأرجون قابلين للتأين بسهولة في حاوية محكمة الإغلاق ومفرغة جيدًا مع قطبين. يمكن أن يكون البالون من الزجاج والمعدن وما إلى ذلك. عادةً ما تتعرف المقاييس على الإشعاع بسطحها بالكامل ، ولكن هناك أيضًا من لديهم "نافذة" خاصة في البالون لهذا الغرض.

عدادات جيجر قادرة على الاستجابة إلى أقصى حد أنواع مختلفةالإشعاع المؤين - α ، β ، γ ، الأشعة فوق البنفسجية ، الأشعة السينية ، النيوترون. لكن الحساسية الطيفية الحقيقية للعداد تعتمد إلى حد كبير على تصميمه. وبالتالي ، يجب أن تكون نافذة الإدخال الخاصة بمضاد حساس للإشعاع ألفا ولين رقيقة جدًا ؛ لهذا الغرض ، عادة ما تستخدم الميكا بسمك 3 ... 10 ميكرون. بالون العداد ، الذي يتفاعل مع إشعاع - و الصعب ، عادة ما يكون على شكل أسطوانة بسمك جدار 0.05 .... 0.06 مم (يعمل أيضًا ككاثود للعداد). نافذة عداد الأشعة السينية مصنوعة من البريليوم ، وعداد الأشعة فوق البنفسجية مصنوع من زجاج الكوارتز.

أرز. الشكل 24: اعتماد معدل العد على طاقة جاما كوانتا ("الحركة مع الصلابة") في عداد جيجر

يُدخل البورون في عداد النيوترونات ، عند التفاعل الذي يتحول به تدفق النيوترونات إلى جسيمات ألفا يسهل اكتشافها. إشعاع الفوتون - الأشعة فوق البنفسجية ، الأشعة السينية ، - الإشعاع - تدرك عدادات جيجر بشكل غير مباشر - من خلال التأثير الكهروضوئي ، تأثير كومبتون ، تأثير إنتاج الزوج ؛ في كل حالة ، يتم تحويل الإشعاع المتفاعل مع مادة الكاثود إلى تيار من الإلكترونات.

أرز. 25. تركيب راديومتري على أساس عداد جيجر مولر.

حقيقة أن عداد جيجر هو جهاز انهيار جليدي له أيضًا عيوبه - لا يمكن للمرء أن يحكم على السبب الجذري لإثارته من خلال رد فعل مثل هذا الجهاز. نبضات الخرج الناتجة عن عداد جيجر تحت تأثير جسيمات ألفا ، الإلكترونات ، كوانتا (في عداد يتفاعل مع كل هذه الأنواع من الإشعاع) لا تختلف بأي شكل من الأشكال. أنفسهم

الجسيمات ، طاقاتها تختفي تمامًا في الانهيارات الثلجية المزدوجة التي تولدها.

عادة ما يتم الحكم على جودة عداد جيجر مولر من خلال شكل خاصية العد الخاصة به. بالنسبة للعدادات "الجيدة" ، فإن طول جزء العد هو 100-300 فولت مع منحدر هضبة لا يزيد عن 3 - 5٪ لكل 100 فولت. وعادة ما يتم اختيار جهد التشغيل للعداد V التابع في منتصف العد. مساحة.

نظرًا لأن معدل تعداد الجسيمات على الهضبة يختلف بالتناسب مع شدة التشعيع بالجسيمات النووية ، يتم استخدام عدادات جيجر مولر بنجاح للقياسات النسبية لنشاط المصادر المشعة. القياسات المطلقةصعب بسبب المحاسبة عدد كبيرتعديلات إضافية. عند العمل بمصادر منخفضة الكثافة ، يجب مراعاة خلفية العداد بسبب الإشعاع الكوني والنشاط الإشعاعي بيئةوالتلوث الإشعاعي للمواد المضادة. في البداية ، كانت الغازات النبيلة ، على وجه الخصوص ، الأرجون والنيون ، تستخدم في الغالب كغازات تعبئة في العداد. يتراوح ضغط معظم الأمتار بين 7 و 20 سم زئبق ، على الرغم من أنها تعمل أحيانًا تحت ضغوط عالية تصل إلى 1 ضغط جوي. في العدادات من هذا النوع ، من الضروري استخدام دوائر إلكترونية خاصة لإطفاء تصريف الغاز الذي نشأ عندما يدخل الإشعاع المؤين إلى العداد. لذلك ، تسمى هذه العدادات عدادات جيجر مولر من النوع غير الإطفاء الذاتي. لديهم دقة سيئة للغاية. تحسين استخدام الدوائر للتبريد القسري للتصريف

يؤدي الدقة إلى تعقيد الإعداد التجريبي بشكل كبير ، خاصةً إذا تم استخدام عدد كبير من العدادات في وقت واحد.

يظهر عداد جيجر مولر الزجاجي النموذجي في الشكل. 25.

أرز. 25- عداد جيجر مولر الزجاجي: 1 -

أنبوب زجاجي مغلق هندسيًا ؛ 2 - الكاثود ( طبقة رقيقةالنحاس على الأنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ) ؛ 3 - خرج الكاثود ؛ 4 - الأنود (الخيط الرفيع مشدود).

في الجدول. 1 يوفر معلومات حول عدادات الهالوجين جيجر ذاتية الإطفاء

الإنتاج الروسي ، الأنسب ل الأجهزة المنزليةالتحكم في الإشعاع.

التعيينات: 1 - جهد التشغيل ، V ؛ 2 - الهضبة - منطقة الاعتماد المنخفض لمعدل العد على جهد الإمداد ، V ؛ 3 - خلفية العداد الخاصة ، عفريت / ثانية ، لا أكثر ؛ 4 - حساسية العداد الإشعاعي ، النبض / μR (* - للكوبالت -60) ؛ 5 - سعة نبضة الخرج ، V ، ليس أقل ؛ 6 - الأبعاد ، مم - القطر × الطول (الطول × العرض ×

ارتفاع)؛ 7.1 - إشعاع β - و - الصعب ؛ 7.2 - نفس الإشعاع ولينه ؛ 7.3 - نفس الإشعاع و α ؛ 7.4 -γ - إشعاع.

الشكل 26. ساعات مع عداد مدمج جيجر مولر.

يعد عداد جيجر مولر ، من النوع STS-6 ، جسيمات β و وينتمي إلى عدادات الإطفاء الذاتي. عبارة عن أسطوانة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك جدار 50 مجم / (سم 2) مع مواد تقوية للقوة. العداد مليء بمزيج من أبخرة النيون والبروم. البروم يطفئ التفريغ.

تتنوع تصميمات العدادات بشكل كبير وتعتمد على نوع الإشعاع وطاقته وكذلك على تقنية القياس).

يتم عرض الإعداد الإشعاعي المستند إلى عداد جيجر مولر في الشكل. 27. يتم توفير الجهد للمتر من مصدر طاقة عالي الجهد. يتم تغذية النبضات من العداد في كتلة مكبر الصوت ، حيث يتم تضخيمها ، ثم يتم تسجيلها بواسطة جهاز العد.

تستخدم عدادات جيجر مولر لتسجيل جميع أنواع الإشعاع. يمكن استخدامها للقياسات المطلقة والنسبية للانبعاثات المشعة.

أرز. 27. تصميم عدادات جيجر مولر: أ - أسطواني ب

– تعبئة داخلية؛ ز - تتدفق للسوائل. 1 - الأنود (تجميع القطب) ؛ 2 - الكاثود. 3 - زجاجة زجاجية 4 - خيوط قطب كهربائي ؛ 5 - أنبوب زجاجي 6 - عازل 7 - نافذة الميكا 8 - صمام مدخل الغاز.

عداد جيجر هو المستشعر الرئيسي لقياس الإشعاع. يسجل أشعة جاما وألفا وبيتا والأشعة السينية. لديها أعلى حساسية مقارنة بالطرق الأخرى لتسجيل الإشعاع ، على سبيل المثال ، غرف التأين. هذا هو سبب رئيسيتوزيعها في كل مكان. نادرًا ما تستخدم أجهزة استشعار أخرى لقياس الإشعاع. تعتمد جميع أجهزة التحكم في الجرعات تقريبًا على عدادات جيجر. يتم إنتاجها بكميات كبيرة ، وهناك أجهزة من مستويات مختلفة: من مقاييس جرعات القبول العسكرية إلى السلع الاستهلاكية الصينية. الآن ليس هناك مشكلة في شراء أي جهاز لقياس الإشعاع.

حتى وقت قريب جدًا ، لم يكن هناك توزيع شامل لأدوات قياس الجرعات. لذلك بحلول عام 1986 خلال حادث تشيرنوبيلاتضح أن السكان ببساطة لم يكن لديهم أي أجهزة استطلاع لقياس الجرعات ، والتي ، بالمناسبة ، زادت من تفاقم عواقب الكارثة. في الوقت نفسه ، على الرغم من انتشار راديو الهواة ودوائر الإبداع التقني ، لم يتم بيع عدادات جيجر في المتاجر ، لذلك كان تصنيع مقاييس الجرعات محلية الصنع أمرًا مستحيلًا.

مبدأ عمل عدادات جيجر

هذا هو جهاز فراغ كهربائي مع للغاية مبدأ بسيطالشغل. مستشعر الإشعاع عبارة عن حجرة معدنية أو زجاجية بها معدنة مملوءة بغاز خامل مخلخل. يتم وضع قطب كهربائي في وسط الحجرة. الجدران الخارجية للغرفة متصلة بمصدر جهد عالي (عادة 400 فولت). القطب الداخلي - لمكبر الصوت الحساس. الإشعاع المؤين (الإشعاع) هو تيار من الجسيمات. إنها تحمل الإلكترونات حرفيًا من كاثود الجهد العالي إلى خيوط الأنود. يتم تحفيز الجهد ببساطة عليه ، والذي يمكن قياسه بالفعل عن طريق توصيله بمكبر للصوت.

ترجع الحساسية العالية لعداد جيجر إلى تأثير الانهيار الجليدي. الطاقة التي يسجلها مكبر الصوت عند الخرج ليست طاقة مصدر الإشعاع المؤين. هذه هي طاقة مصدر الطاقة عالي الجهد لمقياس الجرعات نفسه. يحمل الجسيم المخترق إلكترونًا فقط (شحنة طاقة تتحول إلى تيار مسجل بواسطة المتر). بين الأقطاب الكهربائية يتم إدخال خليط غاز يتكون من غازات نبيلة: الأرجون والنيون. إنه مصمم لإطفاء التفريغ عالي الجهد. في حالة حدوث مثل هذا التفريغ ، فسيكون هذا عدادًا إيجابيًا كاذبًا. دائرة القياس اللاحقة تتجاهل مثل هذه المسامير. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا حماية مصدر الطاقة عالي الجهد منها.

توفر دائرة إمداد الطاقة في عداد جيجر تيارًا ناتجًا لعدة ميكرو أمبير بجهد خرج 400 فولت. يتم تحديد القيمة الدقيقة لجهد الإمداد لكل علامة تجارية للمقياس وفقًا لمواصفاتها الفنية.

قدرات عدادات جيجر ، الحساسية ، الكشف عن الإشعاع

باستخدام عداد جيجر ، يمكن تسجيل وقياس إشعاع جاما وبيتا بدقة عالية. لسوء الحظ ، من المستحيل التعرف على نوع الإشعاع مباشرة. يتم ذلك بشكل غير مباشر عن طريق وضع حواجز بين المستشعر والشيء أو المنطقة التي يتم فحصها. أشعة جاما شديدة النفاذية ولا تتغير خلفيتها. إذا اكتشف مقياس الجرعات إشعاع بيتا ، فسيتم تثبيت حاجز فاصل ، حتى من ورقة رقيقةسيعيق المعدن تمامًا تقريبًا تدفق جزيئات بيتا.

لم تستخدم مجموعات مقاييس الجرعات الفردية DP-22 و DP-24 التي كانت منتشرة على نطاق واسع في الماضي عدادات جيجر. بدلاً من ذلك ، تم استخدام مستشعر غرفة التأين هناك ، لذلك كانت الحساسية منخفضة جدًا. أجهزة قياس الجرعات الحديثة القائمة على عدادات جيجر أكثر حساسية بآلاف المرات. يمكن استخدامها لتسجيل التغيرات الطبيعية في خلفية الإشعاع الشمسي.

من السمات البارزة لعداد جيجر حساسيته ، وهي أعلى بعشرات ومئات المرات من المستوى المطلوب. إذا تم تشغيل عداد في غرفة رصاص محمية تمامًا ، فسيظهر خلفية إشعاعية طبيعية ضخمة. هذه المؤشرات ليست عيبًا في تصميم العداد نفسه ، والذي تم التحقق منه من خلال العديد من الدراسات المعملية. هذه البيانات هي نتيجة لخلفية الإشعاع الكوني الطبيعي. توضح التجربة فقط مدى حساسية عداد جيجر.

خاصة لقياس هذه المعلمة في المواصفات الفنيةيشار إلى قيمة "حساسية عداد النبض بالميكرو ثانية" (النبضات لكل ميكروثانية). كلما زاد عدد هذه النبضات - زادت الحساسية.

قياس الإشعاع باستخدام عداد جيجر ، دارة مقياس الجرعات

يمكن تقسيم دائرة مقياس الجرعات إلى وحدتين وظيفيتين: مصدر طاقة عالي الجهد ودائرة قياس. مصدر طاقة عالي الجهد - دائرة تمثيلية. دائمًا ما تكون وحدة القياس في مقاييس الجرعات الرقمية رقمية. هذا عداد نبض يعرض القيمة المقابلة في شكل أرقام بمقياس الجهاز. لقياس جرعة الإشعاع ، من الضروري حساب النبضات في الدقيقة أو 10 أو 15 ثانية أو أي قيم أخرى. يقوم المتحكم الدقيق بتحويل عدد النبضات إلى قيمة محددة على مقياس الجرعات في وحدات الإشعاع القياسية. فيما يلي أكثرها شيوعًا:

• الأشعة السينية (عادة ما يتم استخدام رونتجن الصغير) ؛
• سيفرت (ميكرو سيفرت - ملي سيفرت) ؛
• رمادي ، سعيد
• كثافة التدفق بالميكرووات / م 2.

سيفرت هي الوحدة الأكثر استخدامًا لقياس الإشعاع. ترتبط جميع المعايير به ، ولا يلزم إجراء عمليات إعادة حسابات إضافية. Rem - وحدة لتحديد تأثير الإشعاع على الكائنات البيولوجية.

مقارنة بين عداد جيجر لتفريغ الغاز مع مستشعر إشعاع أشباه الموصلات

عداد جيجر هو جهاز لتفريغ الغاز ، و الاتجاه الحديثالإلكترونيات الدقيقة - التخلص منها في كل مكان. تم تطوير العشرات من أجهزة استشعار الإشعاع شبه الموصلة. مستوى الخلفية الإشعاعية المسجلة من قبلهم أعلى بكثير من عدادات جيجر. حساسية مستشعر أشباه الموصلات أسوأ ، لكن لها ميزة أخرى - الكفاءة. لا تتطلب أشباه الموصلات طاقة عالية الجهد. إنها مناسبة تمامًا لمقاييس الجرعات المحمولة التي تعمل بالبطارية. ميزة أخرى هي تسجيل جسيمات ألفا. حجم غاز العداد أكبر بكثير من مستشعر أشباه الموصلات ، لكن أبعاده لا تزال مقبولة حتى بالنسبة للأجهزة المحمولة.

قياس إشعاع ألفا وبيتا وجاما

إشعاع جاما هو الأسهل في القياس. هذا هو الاشعاع الكهرومغناطيسي، وهو تيار من الفوتونات (الضوء هو أيضًا تيار من الفوتونات). على عكس الضوء ، فهو يحتوي على أكثر من ذلك بكثير تردد عاليوطول موجي قصير جدا. هذا يسمح لها باختراق الذرات. في الدفاع المدنيأشعة جاما تخترق الإشعاع. تخترق جدران المنازل والسيارات هياكل مختلفةويتأخر فقط بطبقة من الأرض أو الخرسانة على بعد أمتار قليلة. يتم تسجيل جاما كوانتا بمعايرة مقياس الجرعات وفقًا لإشعاع جاما الطبيعي للشمس. مصادر الإشعاع غير مطلوبة. إنها مسألة مختلفة تمامًا مع إشعاع بيتا وألفا.

إذا كان الإشعاع المؤين α (إشعاع ألفا) يأتي من أجسام خارجية ، فإنه يكاد يكون آمنًا ويمثل تيارًا من نوى ذرات الهيليوم. نطاق ونفاذية هذه الجسيمات صغير - بضعة ميكرومتر (مليمترات كحد أقصى) - اعتمادًا على نفاذية الوسط. نظرًا لهذه الميزة ، لا يتم تسجيلها تقريبًا بواسطة عداد جيجر. في الوقت نفسه ، يعد تسجيل إشعاع ألفا مهمًا ، لأن هذه الجسيمات خطيرة للغاية عندما تخترق الجسم بالهواء والطعام والماء. لإصدار المراسيم ، يتم استخدام عدادات جيجر إلى حد محدود. تعد أجهزة الاستشعار الخاصة بأشباه الموصلات أكثر شيوعًا.

يتم تسجيل إشعاع بيتا بشكل مثالي بواسطة عداد جيجر ، لأن جسيم بيتا هو إلكترون. يمكن أن تطير مئات الأمتار في الغلاف الجوي ، لكنها تمتص جيدًا الأسطح المعدنية. في هذا الصدد ، يجب أن يحتوي عداد جيجر على نافذة من الميكا. الحجرة المعدنية مصنوعة بسمك جدار صغير. يتم اختيار تركيبة الغاز الداخلي بطريقة تضمن انخفاضًا طفيفًا في الضغط. يتم وضع كاشف إشعاع بيتا على مسبار بعيد. في الحياة اليومية ، لا تعد مقاييس الجرعات هذه شائعة جدًا. هذه منتجات عسكرية بشكل أساسي.

مقياس الجرعات الشخصي مع عداد جيجر

تتمتع هذه الفئة من الأجهزة بحساسية عالية ، على عكس الموديلات القديمة ذات غرف التأين. نماذج موثوقة يقدمها الكثير المنتجين المحليين: "Terra" ، "MKS-05" ، "DKR" ، "Radeks" ، "RKS". هذه كلها أجهزة قائمة بذاتها مع إخراج البيانات إلى الشاشة في وحدات القياس القياسية. يوجد وضع لعرض جرعة الإشعاع المتراكمة ومستوى الخلفية اللحظية.

الاتجاه الواعد هو ملحق مقياس الجرعات المنزلي بهاتف ذكي. يتم إنتاج هذه الأجهزة الشركات المصنعة الأجنبية. لديهم قدرات تقنية غنية ، وهناك وظيفة لتخزين القراءات وحساب وإعادة حساب وجمع الإشعاع لأيام وأسابيع وشهور. حتى الآن ، نظرًا لانخفاض حجم الإنتاج ، فإن تكلفة هذه الأجهزة مرتفعة جدًا.

مقاييس الجرعات محلية الصنع ، لماذا نحتاجها؟

عداد جيجر هو عنصر محددمقياس الجرعات ، يتعذر الوصول إليه تمامًا التصنيع الذاتي. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد فقط في مقاييس الجرعات أو يباع بشكل منفصل في متاجر الراديو. في حالة توفر هذا المستشعر ، يمكن تجميع جميع المكونات الأخرى لمقياس الجرعات بشكل مستقل عن أجزاء من مجموعة متنوعة مستهلكى الكترونيات: تلفزيونات ، اللوحات الأميتم تقديم حوالي اثني عشر تصميمًا الآن على مواقع ومنتديات راديو الهواة. يجدر جمعها ، لأن هذه هي أكثر الخيارات تطوراً أدلة مفصلةللإعداد والتعديل.

تشير دائرة تبديل عداد جيجر دائمًا إلى وجود مصدر جهد عالٍ. جهد التشغيل النموذجي للمتر هو 400 فولت. يتم الحصول عليها وفقًا لدائرة مولد الحجب ، وهذا هو العنصر الأكثر تعقيدًا في دائرة مقياس الجرعات. يمكن توصيل خرج العداد بمكبر صوت منخفض التردد وحساب النقرات في السماعة. يتم تجميع مقياس الجرعات هذا في حالات الطوارئعندما لا يكون هناك وقت عمليًا للإنتاج. نظريًا ، يمكن توصيل خرج عداد جيجر بإدخال الصوت للأجهزة المنزلية ، مثل الكمبيوتر.

مقاييس الجرعات محلية الصنع مناسبة ل قياسات دقيقة، كلها مجمعة على ميكروكنترولر. ليست هناك حاجة إلى مهارات البرمجة هنا ، حيث يتم تسجيل البرنامج جاهزًا من الوصول المجاني. الصعوبات هنا نموذجية للإنتاج الإلكتروني المنزلي: الحصول على لوحة دوائر مطبوعة ، لحام مكونات الراديو ، صنع علبة. كل هذا يتم حله في ورشة صغيرة. يتم عمل مقاييس جرعات محلية الصنع من عدادات جيجر في الحالات التي:

• لا توجد طريقة لشراء مقياس جرعات جاهز ؛
• أنت بحاجة إلى جهاز بخصائص خاصة ؛
• من الضروري دراسة عملية بناء وتعديل مقياس الجرعات.

يتم معايرة مقياس جرعات محلي الصنع مقابل الخلفية الطبيعية باستخدام مقياس جرعات آخر. هذا يكمل عملية البناء.

إذا كان لديك أي أسئلة - اتركها في التعليقات أسفل المقالة. سنكون سعداء نحن أو زوارنا بالرد عليهم.

عداد جيجر مولر لتفريغ الغاز. الشكل 1 عبارة عن أسطوانة زجاجية (أسطوانة) مملوءة بغاز خامل (مع

شوائب الهالوجين) عند ضغط أقل بقليل من الغلاف الجوي. تعمل أسطوانة معدنية رفيعة داخل البالون ككاثود K ؛ الأنود A هو موصل رفيع يمر عبر مركز الاسطوانة. يتم تطبيق جهد بين الأنود والكاثود يو في = 200-1000 فولت. الأنود والكاثود متصلان بالدائرة الإلكترونية لأداة قياس الإشعاع.

شكل 1 عداد جيجر مولر الأسطواني.

1 - خيوط الأنود 2 - كاثود أنبوبي

يو في - مصدر للجهد العالي

ص ن - مقاومة الحمل

مع الخامس - فصل الخزان

ص - جهاز العد مع الإشارة

ξ مصدر للإشعاع.

بمساعدة عداد G-M ، من الممكن تسجيل جميع جسيمات الإشعاع (باستثناء جسيمات ألفا التي يسهل امتصاصها) ؛ بحيث لا يتم امتصاص جزيئات β بواسطة علبة العداد ، فهي تحتوي على فتحات مغطاة بغشاء رقيق.

دعونا نشرح ميزات تشغيل العداد G-M.

تتفاعل جسيمات بيتا مباشرة مع جزيئات الغاز في العداد ، بينما تتفاعل النيوترونات والفوتونات (الجسيمات غير المشحونة) بشكل ضعيف مع جزيئات الغاز. في هذه الحالة ، تختلف آلية تكوين الأيونات.

سنجري قياس جرعات البيئة بالقرب من النقطتين K و A ، وسيتم إدخال البيانات التي تم الحصول عليها في الجدول. واحد.

لإجراء القياس الذي تحتاجه:

1. قم بتوصيل مقياس الجرعات بمصدر طاقة (9 فولت).

2. على الجانب الخلفي من مقياس الجرعات ، أغلق نافذة الكاشف بواسطة مصراع (شاشة).

3. ضبط التبديلالوضع(الوضع) لوضع γ ("P").

4. ضبط التبديلنطاق، مجموعة(النطاق) للموقفx1 (ص ن = 0.1-50 μSv / h).

5. اضبط مفتاح الطاقة لمقياس الجرعات على الموضعتشغيل(تشغيل).

6. إذا كان في الموضع x1 ، يوجد ملف إشارة صوتيةوتم ملء الصفوف الرقمية للعرض بالكامل ، فأنت بحاجة إلى التبديل إلى نطاق x10 (P ن = 50-500 ميكرو سيفرت / ساعة).

7. بعد الانتهاء من جمع النبضات ، سيُظهر مقياس الجرعات جرعة مكافئة للطاقةص ح µSv / ساعة ؛ بعد 4-5 ثوانى. إعادة تعيين سيحدث.

8. مقياس الجرعات جاهز مرة أخرى لقياسات الإشعاع. تبدأ دورة قياس جديدة تلقائيًا.

الجدول 1.

يتم تحديد القيمة الناتجة في مساحة العمل (AB) بواسطة الصيغة

=
، µSv / h (6)

- تعطي قراءات مقياس الجرعات قيم خلفية الإشعاع عند النقطة ؛

كمية الإشعاع في كل نقطة قياس تخضع لقوانين التذبذب. لذلك ، من أجل الحصول على القيمة الأكثر احتمالا للقيمة المقاسة ، من الضروري إجراء سلسلة من القياسات ؛

- في حالة قياس جرعات إشعاع بيتا ، يجب إجراء القياسات بالقرب من سطح الأجسام قيد الدراسة.

4. أخذ القياسات. ص 1. تحديد معدل الجرعة المكافئة لإشعاع الخلفية الطبيعي.

لتحديد خلفية البيئة المحيطة ، نختار (بالنسبة إلى أي كائنات (أجسام)) نقطتين A ، K ، تقعان على مسافة حوالي متر واحد من بعضهما البعض ، وبدون لمس الأجسام ،

تتفاعل النيوترونات مع ذرات الكاثود ، وتنتج جسيمات دقيقة مشحونة (أجزاء من النوى). أشعة غاما

يتفاعل بشكل أساسي مع مادة (ذرات) الكاثود ، مما ينتج عنه إشعاع الفوتون ، مما يؤدي إلى زيادة تأين جزيئات الغاز.

بمجرد ظهور الأيونات في حجم العداد ، ستبدأ حركة الشحنات تحت تأثير المجال الكهربائي الكاثود الأنود.

بالقرب من الأنود ، تزداد شدة المجال بشكل حاد. تتلقى الإلكترونات ، التي تقترب من الشعيرة ، تسارعًا كبيرًا ، هناك تأثير التأين لجزيئات الغاز المحايدة ، ينتشر تفريغ إكليلي مستقل على طول الفتيل.

بسبب طاقة هذا التفريغ ، تزداد طاقة الزخم الأولي للجسيمات بشكل حاد (حتى 10 8 بمجرد). عندما ينتشر تفريغ الهالة ، فإن جزءًا من الشحنات سوف يستنزف ببطء من خلال مقاومة كبيرة ص ن ~10 6 أوم (الشكل 1). في دائرة كاشف المقاومةص نسيكون هناك نبضات حالية تتناسب مع تدفق الجسيمات الأولي. يتم نقل النبضة الحالية الناتجة إلى سعة التخزين C الخامس (سي ~ 10 3 picofarad) ، تم تضخيمها وتسجيلها بواسطة مخطط التحويل R.

وجود الكثير من المقاومةص نفي دائرة الكاشف يؤدي إلى حقيقة أن الشحنات السالبة سوف تتراكم على الأنود. ستنخفض شدة المجال الكهربائي للأنود وفي مرحلة ما سيتم مقاطعة تأين التأثير ، وسوف يموت التفريغ.

تلعب الهالوجينات الموجودة في غاز العداد دورًا مهمًا في قمع تصريف الغاز الناتج. إن إمكانات تأين الهالوجينات أقل من تلك الخاصة بالغازات الخاملة ، لذلك فإن ذرات الهالوجين "تمتص" الفوتونات التي تتسبب في تفريغ مستقل ، وتحويل هذه الطاقة إلى طاقة تبديد ، وبالتالي إخماد التفريغ المستقل.

بعد توقف التأين بالصدمة (وتفريغ الهالة) ، تبدأ عملية استعادة الغاز إلى الحالة الأولية (العاملة). خلال هذا الوقت ، لا يعمل العداد ، أي. لا يسجل الجسيمات المتطايرة. هذه الفترة

الوقت يسمى "الوقت الميت" (وقت الاسترداد). لعداد GMالوقت الميت = Δر~10 -4 ثواني.

يتفاعل عداد GM مع إصابة كل جسيم مشحون ، دون تمييزها بالطاقة ، ولكن إذا انخفضت الطاقة

نظرًا لأن الإشعاع ثابت ، فإن معدل تعداد النبضات يتناسب مع طاقة الإشعاع ، ويمكن معايرة العداد بوحدات جرعات الإشعاع.

يتم تحديد جودة كاشف الإطفاء الذاتي لتفريغ الغاز من خلال الاعتماد على متوسط ​​تردد النبضنلكل وحدة وقت من الجهديوعلى أقطابها بكثافة إشعاع ثابتة. هذا الاعتماد الوظيفي يسمى خاصية العد للكاشف (الشكل 2).

كما هو مبين في الشكل 2 ، متىيو < يو 1 الجهد المطبق غير كافٍ لحدوث تفريغ الغاز عند دخول جسيم مشحون أو أشعة جاما إلى الكاشف. بدءا من الجهد يو في > يو 2 يحدث التأين التصادمي في العداد ، وينتشر تفريغ الهالة على طول الكاثود ، ويسجل العداد مرور كل جسيم تقريبًا. مع النمو يو في قبليو 3 (انظر الشكل 2) ، يزداد عدد النبضات المسجلة بشكل طفيف ، وهو ما يرتبط بزيادة معينة في درجة تأين الغاز المضاد. في عداد جيدمخطط مؤامرة جنرال موتورز من يو 2 قبليو ص تقريبا مستقلة عنيو في ، بمعنى آخر. يعمل بالتوازي مع المحوريو في ، فإن متوسط ​​تردد النبض يكاد يكون مستقلاً عنيو في .

أرز. 2. عد خاصية كاشف الإطفاء الذاتي بتفريغ الغاز.

3. الخطأ النسبي للأجهزة عند قياس P. ن : δР ن = ± 30٪.

دعونا نشرح كيف يتم تحويل نبضة العداد إلى قراءات لمعدل جرعة الإشعاع.

ثبت أنه عند قوة إشعاع ثابتة ، فإن معدل عدد النبضات يتناسب مع قدرة الإشعاع (الجرعة المقاسة). يعتمد قياس معدل جرعة الإشعاع على هذا المبدأ.

بمجرد حدوث نبضة في العداد ، يتم إرسال هذه الإشارة إلى وحدة التحويل ، حيث يتم ترشيحها حسب المدة والسعة وتلخيصها ونقل النتيجة إلى شاشة العرض بوحدات جرعة الطاقة.

المطابقة بين معدل العد والقوة المقاسة ، أي يتم معايرة مقياس الجرعات (في المصنع) وفقًا لمصدر إشعاع معروف ج س 137 .