За какво се използва броячът на Гайгер? Брояч на Гайгер: вариации на устройството и домакинството
Радиационната безопасност и степента на замърсяване на околната среда не притесняваха много граждани на страните по света до момента, когато настъпиха катастрофални събития, отнели живота и здравето на стотици и хиляди хора. Най-трагични по отношение на радиационното замърсяване бяха Фукушима, Нагасаки и Чернобилска катастрофа. Тези територии и историите, свързани с тях, все още се съхраняват в паметта на всеки човек и са урок, който независимо от външнополитическата ситуация и ниво финансово благополучиерадиационната безопасност винаги си струва да се тревожите. Необходимо е да се знае кои частици се регистрира броячът на Гайгер, какви превантивни спасителни мерки трябва да се прилагат, ако възникне бедствие.
За какво се използва броячът на Гайгер? Поради множеството причинени от човека бедствияи критично повишаване на нивото на радиация във въздуха през последните няколко десетилетия, човечеството измисли и изобрети уникални и максимално удобни уредиза регистриране на частици с помощта на домакински брояч на Гайгер и промишлена употреба. Тези устройства позволяват измерване на нивото на радиационно замърсяване, както и статично контролиране на състоянието на замърсяване в дадена територия или район, като се вземат предвид метеорологичните условия, географско местоположениеи климатични колебания.
Какъв е принципът на работа на брояча на Гайгер? Купете дозиметър днес тип домакинствоа броячът на Гайгер може да се направи от всеки. Трябва да се отбележи, че при условията, че радиацията може да бъде както естествена, така и изкуствена, човек трябва постоянно да следи радиационния фон в дома си, както и да знае точно кои частици регистрира броячът на Гайгер, за методите и методите за превантивна защита от йонизиращи вещества и . Поради факта, че радиацията не може да се види или усети от човек без специално оборудване, много хора могат да бъдат в състояние на инфекция дълго време, без да подозират за това.
От какво излъчване имате нужда от Гайгеров брояч?
Важно е да припомним, че излъчването може да бъде различно, зависи от това от какви заредени частици се състои и колко далеч се е разпространило от източника си. За какво е броячът на Гайгер? Например, алфа-частиците на радиацията не се считат за опасни и агресивни към човешкото тяло, но при продължителна експозиция могат да доведат до някои форми на заболяване, доброкачествени тумори и възпаления. Бета радиацията се счита за най-опасната и вредна за човешкото здраве. Точно върху измерването на такива частици във въздуха е насочен принципът на действие на брояча на Гайгер.Бета зарядите могат да се произвеждат както изкуствено в резултат на работата на атомни електроцентрали или химически лаборатории, така и естествени, поради вулканични скали и други подземни източници. В някои случаи високата концентрация на йонизиращи елементи от бета-тип във въздуха може да доведе до рак, доброкачествени тумори, инфекции, ексфолиране на лигавиците, нарушения на щитовидната жлеза и костния мозък.
Какво е брояч на Гайгер и как работи броячът на Гайгер? Това е името на специално устройство, което е оборудвано с дозиметри и радиометри от домакински и професионални типове. Броячът на Гайгер е чувствителен елемент на дозиметър, който при условия на задаване на определено ниво на чувствителност помага да се установи концентрацията на йонизиращи вещества във въздуха за определен период от време.
Броячът на Гайгер, чиято снимка е показана по-горе, за първи път е изобретен и изпробван на практика в началото на ХХ век от учения Валтер Мюлер. Предимствата и недостатъците на брояча на Гайгер могат да бъдат оценени от настоящите поколения. Досега това устройство се използва широко в ежедневието и в индустриалната сфера. Някои майстори дори правят свой брояч на Гайгер.
Подобрени дозиметри за радиация
Трябва да се каже, че от момента, в който броячът на Гайгер и дозиметърът са изобретени до наши дни, тези универсални устройствапремина през много етапи на усъвършенстване и модернизация. Днес такива устройства могат да се използват не само за проверка на ниските нива на фонова радиация условия на животили в производството, но и да се използват по-оптимизирани и подобрени модели, които помагат за измерване на нивата на радиация в атомни електроцентрали, както и по време на война.Съвременни начиниПриложенията на брояча на Гайгер позволяват да се улови не само общото количество йонизиращи вещества във въздуха за определен период от време, но и да се реагира на тяхната плътност, степен на заряд, вид на радиация и естеството на въздействието върху повърхността.
Например броячите на Geiger, предназначени за домашна или лична употреба, не изискват подобрени възможности, тъй като те обикновено се използват за домашна употреба и се използват за проверка на фоновата радиация в дома, върху храна, дрехи или строителни материали, което потенциално може да съдържа определено ниво на заряд. Необходими са обаче промишлени и професионални дозиметри, за да се проверят за по-сериозни и сложни радиационни експозиции и да служат като постоянен начинконтрол на радиационното поле в атомни електроцентрали, химически лабораторииили атомни електроцентрали.
обади се сега
и се освободи
съвет от специалист
Предвид факта, че мн съвременни страниднес имат мощен ядрено оръжиеВсеки човек на планетата трябва да разполага с професионални дозиметри и броячи на Гайгер, за да може да контролира навреме радиационното поле и да спасява живота си и живота на близките си в случай на авария или катастрофа. Също така е полезно предварително да се проучат плюсовете и минусите на брояча на Гайгер.
Струва си да се каже, че принципът на работа на броячите на Гайгер осигурява реакция не само на интензивността на радиационния заряд и броя на йонизиращите частици във въздуха, но също така ви позволява да отделите алфа лъчението от бета лъчението. Тъй като бета-лъчението се счита за най-агресивно и мощно със своя заряд и концентрация на йони, броячите на Гайгер за тестване са покрити със специални скоби, изработени от олово или стомана, за да отсеят ненужните елементи и да не повредят оборудването по време на тестване.
Възможността за скрининг и разделяне на различни радиационни потоци позволи на много хора днес да използват дозиметри с високо качество, за да изчислят възможно най-ясно опасността и нивото на замърсяване на определена територия от различни видове радиационни елементи.
От какво е направен броячът на Гайгер?
Къде се използва броячът на Гайгер? Както бе споменато по-горе, броячът на Гайгер не е отделен елемент, а служи като водещ и основен елемент в конструкцията на дозиметъра. Необходимо е за най-високо качество и прецизна проверкарадиационен фон в определена област.Трябва да се каже, че броячът на Гайгер има сравнително прост дизайн на устройството. Като цяло неговият дизайн има следните характеристики.
Броячът на Гайгер е малък контейнер, съдържащ инертен газ. като газ различни производителиизползвайте различни елементии вещества. Колкото е възможно по-често броячите на Гайгер се произвеждат с цилиндри, пълни с аргон, неон или смеси от тези две вещества. Струва си да се каже, че газът, който пълни цилиндъра на измервателния уред, е под минимално налягане. Това е необходимо, за да няма напрежение между катода и анода и да не се появи електрически импулс.
Катодът е дизайнът на целия брояч. Анодът е тел или метална връзкамежду цилиндъра и основната конструкция на дозиметъра, свързан към сензора. Трябва да се отбележи, че в някои случаи анод, който реагира директно на радиационни елементи, може да бъде произведен със специален защитно покритие, което ви позволява да контролирате йоните, които проникват в анода и влияят на крайното измерване.
Как работи броячът на Гайгер?
След като изяснихме основните моменти от дизайна на брояча на Гайгер, си струва накратко да опишем принципа на работа на брояча на Гайгер. Предвид простотата на подредбата му, неговата работа и функциониране също са изключително лесни за обяснение. Броячът на Гайгер работи по следния начин:- При включване на дозиметъра между катода и анода се получава повишено електрическо напрежение с помощта на резистор. Въпреки това напрежението не може да падне по време на работа поради факта, че бутилката на измервателния уред е пълна с инертен газ.
- Когато зареден йон удари анода, той започва да се смесва с инертен газ, за да се йонизира. По този начин радиационният елемент се фиксира с помощта на сензор и може да повлияе на индикаторите на радиационния фон в проверяваната зона. Краят на теста обикновено се сигнализира от характерния звук на брояча на Гайгер.
Действието на брояча на Гайгер е, че когато всяка частица или квант от йонизиращо лъчение влезе в тръбата, газът, запълващ брояча, се йонизира и възниква електрически импулс. Този импулс може да бъде получен чрез високоговорител или с помощта на реле; може да се прехвърли на механичен брояч. Ако измереното радиоактивно вещество дава повече от 50 импулса в секунда, тогава системата механичен броячкато релето не може да им отговори с тази скорост; в този случай е необходимо да се въведе помощно електронно устройство - мащабираща верига.
Принципът на действие на брояча на Гайгер (фиг. 6) е както следва. В тръба / пълна с разреден газ има силно електрическо поле, което е възникнало под действието на високо напрежение постоянен ток. Ако газът не е йонизиран, няма ток във веригата. Когато елементарни частици, способни да йонизират газа, попаднат в тръбата /, електрическо полесе появяват йони. Така на базата на точно преброяване на летящите в тръбата частици / се определя полуживотът на радиоактивните елементи.
На какво се основава броячът на Гайгер?
Каква е идеята зад принципа на действие на брояча на Гайгер.
| Схема на брояч на Гайгер. |
Радиоактивността може също да бъде открита и измерена с инструмент, наречен брояч на Гайгер. Работата на брояча на Гайгер се основава на йонизацията на материята под действието на радиация (Разд. Йоните и електроните, образувани под действието на йонизиращо лъчение, създават условия за протичане на електрически ток. Схемата на устройството на Гайгер броячът е показан на фиг. 20.7 Състои се от метална тръбапълни с газ. Цилиндричната тръба има прозорец, изработен от материал, който е прозрачен за алфа, бета и гама лъчи. По оста на тръбата е опъната тел. Проводникът е свързан към един от полюсите на източника на постоянен ток, а металният цилиндър е свързан към противоположния полюс. Когато радиацията навлезе в тръбата, в нея се образуват йони и в резултат на това енергията протича през тръбата. електричество. Токовият импулс, създаден от излъчването, което е влязло в тръбата, се усилва, за да може лесно да бъде открит; преброяването на отделните импулси дава възможност да се получи количествена мярка на излъчването.
След като това устройство е подобрено от V. Работата на брояча на Geiger-Mullet се основава на факта, че заредените частици, летящи през газа, йонизират газовите атоми, срещнати по пътя си: отрицателно заредена частица, отблъскваща електроните, ги избива от атоми и положително заредена частица привлича електрони и ги изтегля от атомите.
Страници: 1
Брояч на Гайгер
Брояч на Гайгер SI-8B (СССР) със слюден прозорец за измерване на меко β-лъчение. Прозорецът е прозрачен, под него се вижда спираловиден електрод, другият електрод е тялото на уреда.
Допълнителен електронна схемаосигурява на брояча мощност (като правило не по-малко от 300 A), осигурява, ако е необходимо, разрядно разреждане и отчита броя на разрядите през брояча.
Броячите на Гайгер са разделени на несамозагасяващи и самозагасващи (не изискват външна верига за прекратяване на разряда).
Чувствителността на брояча се определя от състава на газа, неговия обем, както и от материала и дебелината на стените му.
Забележка
Трябва да се отбележи, че по исторически причини има несъответствие между руски и Английски вариантитова и следните условия:
| Руски | Английски |
|---|---|
| Брояч на Гайгер | Сензор на Гайгер |
| тръба на Гайгер | Гайгерова тръба |
| радиометър | Брояч на Гайгер |
| дозиметър | дозиметър |
Вижте също
- коронарен брояч
- http://www.u-tube.ru/pages/video/38781 как работи
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво представлява "Броячът на Гайгер" в други речници:
Брояч на Гайгер-Мюлер- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Брояч на Гайгер Мюлер; Гайгер Мюлер брояч тръба vok. Гайгер Мюлер Залрор, n; GM Zahlrohr, n rus. Брояч на Гайгер Мюлер, m pranc. compteur de Geiger Müller, m; тръба … Fizikos terminų žodynas
битов брояч на Гайгер-Мюлер- — Теми нефтена и газова промишленост EN електронен анализатор на височината на импулса… Наръчник за технически преводач
- ... Уикипедия
- (брояч на Гайгер Мюлер), газоразряден детектор, който се задейства, когато заряд преминава през неговия обем. h c. Големината на сигнала (тековия импулс) не зависи от енергията h c (уредът работи в режим на самоподдържащ се разряд). G. s. изобретен през 1908 г. в Германия ... ... Физическа енциклопедия
Газоразрядно устройство за откриване на йонизиращи лъчения (a - и b частици, g кванти, светлинни и рентгенови кванти, частици от космически лъчения и др.). Броячът на Гайгер-Мюлер е херметически затворена стъклена тръба ... Енциклопедия на технологиите
Брояч на Гайгер- Брояч на Гайгер GEIGER COUNTER, детектор за газоразрядни частици. Задейства се, когато частица или g квант навлезе в неговия обем. Изобретен през 1908 г. от немския физик Х. Гайгер и усъвършенстван от него заедно с немския физик В. Мюлер. Гайгер...... Илюстриран енциклопедичен речник
БРОЯЧ НА ГАЙГЕР, детектор за газоразрядни частици. Задейства се, когато частица или g квант навлезе в неговия обем. Изобретен през 1908 г. от немския физик Х. Гайгер и усъвършенстван от него заедно с немския физик В. Мюлер. Приложен брояч на Гайгер... Съвременна енциклопедия
Газоразрядно устройство за откриване и изследване на различни видове радиоактивни и други йонизиращи лъчения: α и β частици, γ кванти, светлинни и рентгенови кванти, високоенергийни частици в космически лъчи (вижте Космически лъчи) и ... Голяма съветска енциклопедия
- [наречен немски. физици X. Geiger (N. Geiger; 1882 1945) и W. Muller (W. Muller; 1905 79)] газоразряден детектор на радиоактивни и други йонизиращи лъчения (а и бета частици, кванти, светлинни и рентгенови кванти, космически частици радиация ... ... Голям енциклопедичен политехнически речник
Броячът е устройство за броене на нещо. Брояч (електроника) устройство за отчитане на броя на събитията, следващи едно след друго (например импулси), използвайки непрекъснато сумиране, или за определяне на степента на натрупване на което ... ... Wikipedia
Изобретено през 1908 г. от немския физик Ханс Вилхелм Гайгер, устройство, което може да определи, е широко използвано днес. Причината за това е високата чувствителност на устройството, способността му да регистрира различни лъчения. Лекотата на работа и ниската цена правят възможно закупуването на брояч на Гайгер за всеки човек, който реши самостоятелно да измерва нивото на радиация по всяко време и на всяко място. Какво представлява това устройство и как работи?
Принципът на действие на брояча на Гайгер
Дизайнът му е доста прост. Газова смес, състояща се от неон и аргон, се изпомпва в запечатан контейнер с два електрода, който лесно се йонизира. Подава се към електродите (около 400V), което само по себе си не предизвиква разрядни явления до момента, в който започва процесът на йонизация в газовата среда на устройството. Появата на частици, идващи отвън, води до факта, че първичните електрони, ускорени в съответното поле, започват да йонизират други молекули на газовата среда. В резултат на това под влияние електрическо полеима лавинообразно създаване на нови електрони и йони, които рязко повишават проводимостта на електронно-йонния облак. В газообразната среда на брояча на Гайгер възниква разряд. Броят на импулсите, които се появяват през определен период от време, е право пропорционален на броя на откритите частици. Таков в в общи линиипринцип на работа на брояча на Гайгер.
Обратният процес, в резултат на който газовата среда се връща в първоначалното си състояние, протича от само себе си. Под въздействието на халогени (обикновено се използва бром или хлор) в тази среда настъпва интензивна рекомбинация на заряди. Този процес е много по-бавен и следователно времето, необходимо за възстановяване на чувствителността на брояча на Гайгер, е много важна паспортна характеристика на устройството.
Въпреки факта, че принципът на работа на брояча на Гайгер е доста прост, той е в състояние да реагира на йонизиращото лъчение на най-много различни видове. Това е α-, β-, γ-, както и рентгенови, неутронни и Всичко зависи от дизайна на устройството. По този начин входният прозорец на брояч на Гайгер, способен да регистрира α- и меко β-лъчение, е направен от слюда с дебелина от 3 до 10 микрона. За откриване е направен от берилий, а ултравиолетовите - от кварц.
Къде се използва броячът на Гайгер?
Принципът на работа на брояча на Гайгер е в основата на работата на повечето съвременни дозиметри. Тези малки, сравнително евтини устройства са доста чувствителни и могат да показват резултатите в четими единици. Тяхната лекота на използване прави възможно работата с тези устройства дори за тези, които имат много отдалечени разбирания от дозиметрията.
По своите възможности и точност на измерване дозиметрите биват професионални и битови. С тяхна помощ е възможно своевременно и ефективно да се идентифицира наличният източник. йонизирано лъчениеКак нататък открита площ, както и на закрито.
Тези устройства, които използват принципа на действие на брояча на Гайгер в своята работа, могат да подадат навременен сигнал за опасност, като използват както визуални, така и звукови или вибрационни сигнали. Така че винаги можете да проверите храната, дрехите, да прегледате мебели, оборудване, строителни материали и т.н. за отсъствие на вредна за човешкото тяло радиация.
Брояч на Гайгер-Мюлер
д За определяне на нивото на радиация се използва специално устройство -. И за такива устройства на домакински и повечето професионални дозиметрични контролни устройства се използва като чувствителен елемент Брояч на Гайгер . Тази част от радиометъра ви позволява точно да определите нивото на радиация.
История на брояча на Гайгер
AT първо, устройство за определяне на интензивността на разпадането на радиоактивни материали е роден през 1908 г., той е изобретен от германец физикът Ханс Гайгер . Двадесет години по-късно, заедно с друг физик Валтер Мюлер устройството е подобрено и в чест на тези двама учени е кръстено.
AT в периода на развитие и формиране на ядрената физика в бившия Съветски съюз се създават и съответните устройства, които се използват широко във въоръжените сили, в атомните електроцентрали и в специални групи за радиационен мониторинг гражданска отбрана. От седемдесетте години на миналия век такива дозиметри включват брояч, базиран на принципите на Гайгер, а именно SBM-20 . Този брояч, точно като друг негов аналоз STS-5 , се използва широко и до днес и също е част от съвременни средствадозиметричен контрол .
Фиг. 1. Газоразряден брояч STS-5.
Фиг.2. Газоразряден брояч SBM-20.
Принципът на действие на брояча на Гайгер-Мюлер
И Идеята за регистриране на радиоактивни частици, предложена от Гайгер, е сравнително проста. Той се основава на принципа на появата на електрически импулси в среда на инертен газ под действието на силно заредена радиоактивна частица или квант от електромагнитни трептения. За да се спрем по-подробно на механизма на действие на брояча, нека се спрем малко на неговия дизайн и процесите, протичащи в него, когато радиоактивна частица преминава през чувствителния елемент на устройството.
Р регистриращото устройство е запечатан цилиндър или контейнер, който е пълен с инертен газ, може да бъде неон, аргон и др. Такъв контейнер може да бъде направен от метал или стъкло, а газът в него е под ниско налягане, това се прави нарочно, за да се опрости процеса на откриване на заредена частица. Вътре в контейнера има два електрода (катод и анод), към които се подава високо постоянно напрежение чрез специален товарен резистор.
Фиг.3. Устройството и веригата за включване на брояча на Гайгер.
П Когато измервателният уред е активиран в среда с инертен газ, не се появява разреждане на електродите поради високото съпротивление на средата, но ситуацията се променя, ако радиоактивна частица или квант от електромагнитни трептения влезе в камерата на чувствителния елемент на устройството . В този случай частица с достатъчно висок енергиен заряд избива определен брой електрони от най-близката среда, т.е. от елементите на тялото или от самите физически електроди. Такива електрони, попаднали в среда на инертен газ, под действието на високо напрежение между катода и анода, започват да се движат към анода, като по пътя йонизират молекулите на този газ. В резултат на това те избиват вторични електрони от молекулите на газа и този процес нараства в геометричен мащаб, докато не настъпи пробив между електродите. В състояние на разреждане веригата се затваря за много кратък период от време и това причинява скок на тока в резистора на натоварване и именно този скок ви позволява да регистрирате преминаването на частица или квант през регистрационната камера.
т Този механизъм прави възможно регистрирането на една частица, но в среда, където йонизиращото лъчение е достатъчно интензивно, е необходимо бързо връщане на регистрационната камера в първоначалното й положение, за да може да се определи нова радиоактивна частица . Това се постига с двама различни начини. Първият от тях е да спрете подаването на напрежение към електродите за кратък период от време, като в този случай йонизацията на инертния газ спира рязко, а новото включване на тестовата камера ви позволява да започнете да записвате от самото начало. Този тип брояч се нарича несамозагасяващи се дозиметри . Вторият тип устройства, а именно самозагасващи се дозиметри, принципът на тяхната работа е да добавят специални добавки на базата на различни елементи към средата на инертен газ, например бром, йод, хлор или алкохол. В този случай тяхното присъствие автоматично води до прекратяване на изхвърлянето. При такава структура на тестовата камера съпротивленията понякога от няколко десетки мегаома се използват като резистор на натоварване. Това позволява по време на разряда рязко да се намали потенциалната разлика в краищата на катода и анода, което спира проводящия процес и камерата се връща в първоначалното си състояние. Трябва да се отбележи, че напрежението на електродите под 300 волта автоматично спира да поддържа разряда.
Целият описан механизъм позволява да се регистрира огромен брой радиоактивни частици за кратък период от време.
Видове радиоактивно излъчване
Х за да разбере какво е регистрирано Броячи на Гайгер-Мюлер , струва си да се спрем на това какви видове съществуват. Струва си да се спомене веднага, че газоразрядните броячи, които са част от повечето съвременни дозиметри, могат да регистрират само броя на радиоактивните заредени частици или кванти, но не могат да определят нито техните енергийни характеристики, нито вида на излъчването. За да направите това, дозиметрите са направени по-многофункционални и насочени и за да ги сравните правилно, трябва по-точно да разберете техните възможности.
П според съвременните представи на ядрената физика, радиацията може да бъде разделена на два вида, първият във формата електромагнитно поле , вторият във формата поток на частици (корпускулна радиация). Първият тип може да бъде поток от гама частици или рентгенови лъчи . Основната им характеристика е способността да се разпространяват под формата на вълна на много дълги разстояния, като същевременно те лесно преминават през различни обекти и могат лесно да проникнат в повечето различни материали. Например, ако човек трябва да се скрие от потока гама лъчи поради ядрена експлозия, след което се крие в мазето на къща или бомбоубежище, при условие на относителната му плътност, той може да се предпази от този вид радиация само чрез 50 процента.
Фиг.4. Кванти на рентгеново и гама лъчение.
т какъв вид лъчение е импулсивно и се характеризира с разпространение в заобикаляща средапод формата на фотони или кванти, т.е. кратки изблици електромагнитно излъчване. Такова излъчване може да има различна енергия и честотни характеристикиРентгеновите лъчи, например, имат хиляда пъти по-ниска честота от гама лъчите. Така гама лъчите са много по-опасни за човешкото тяло и тяхното въздействие е много по-разрушително.
И Радиацията, базирана на корпускуларния принцип, е алфа и бета частици (корпускули). Те възникват в резултат на ядрена реакция, при която някои радиоактивни изотопи се превръщат в други с освобождаване на огромно количество енергия. В този случай бета-частиците са поток от електрони, а алфа-частиците са много по-големи и по-стабилни образувания, състоящи се от два неутрона и два протона, свързани един с друг. Всъщност ядрото на хелиевия атом има такава структура, така че може да се твърди, че потокът от алфа частици е потокът от хелиеви ядра.
Прието следваща класификация , алфа частиците имат най-малко проникваща способност да се предпазят от тях, дебел картон е достатъчен за човек, бета частиците имат по-голяма проникваща способност, така че човек да може да се предпази от поток от такава радиация, той ще трябва да метална защитас дебелина няколко милиметра (напр. алуминиев лист). Практически няма защита от гама квантите и те се разпространяват на значителни разстояния, избледнявайки, когато се отдалечават от епицентъра или източника, и се подчиняват на законите за разпространение на електромагнитните вълни.
Фиг.5. Радиоактивни частици алфа и бета тип.
Да се Количествата енергия, притежавани от всичките тези три вида радиация, също са различни, а потокът от алфа частици има най-големия от тях. Например, енергията, притежавана от алфа частиците, е седем хиляди пъти по-голяма от енергията на бета частиците , т.е. проникваща сила различни видоверадиация, е обратно пропорционална на тяхната проникваща сила.
д за човешкото тяло най-много опасен типсе разглеждат радиоактивни лъчения гама кванти , поради високата проникваща способност, а след това и низходящите, бета частици и алфа частици. Следователно е доста трудно да се определят алфа-частиците, ако е невъзможно да се каже с конвенционален брояч. Гайгер - Мюлер, тъй като почти всеки предмет е пречка за тях, да не говорим за стъклен или метален съд. Възможно е да се определят бета частици с такъв брояч, но само ако енергията им е достатъчна да премине през материала на контейнера на брояча.
За нискоенергийни бета частици конвенционалният брояч на Гайгер-Мюлер е неефективен.
О В подобна ситуация с гама лъчението има възможност те да преминат през контейнера, без да предизвикат йонизираща реакция. За да направите това, в измервателните уреди е инсталиран специален екран (направен от плътна стомана или олово), който ви позволява да намалите енергията на гама лъчите и по този начин да активирате разряда в камерата на брояча.
Основни характеристики и разлики на броячите на Гайгер-Мюлер
С Също така си струва да се подчертаят някои от основните характеристики и разлики на различните дозиметри, оборудвани с Газоразрядни броячи на Гайгер-Мюлер. За да направите това, трябва да сравните някои от тях.
Най-често срещаните броячи на Гайгер-Мюлер са оборудвани с цилиндричнаили крайни сензори. Цилиндричните са подобни на продълговат цилиндър под формата на тръба с малък радиус. Крайната йонизационна камера има заоблена или правоъгълна форма. малък размер, но със значителна крайна работна повърхност. Понякога има разновидности на крайни камери с удължена цилиндрична тръба с малък входен прозорец от крайната страна. Различни конфигурацииброячи, а именно самите камери, могат да регистрират различни видоверадиация или техните комбинации (например комбинации от гама и бета лъчи или целия спектър на алфа, бета и гама). Това става възможно благодарение на специално проектирания дизайн на корпуса на брояча, както и на материала, от който е направен.
Е Друг важен компонент за предназначението на измервателните уреди е площта на входния чувствителен елемент и работна зона . С други думи, това е секторът, през който ще влизат и се регистрират интересни за нас радиоактивни частици. Колкото по-голяма е тази площ, толкова повече броячът ще може да улавя частици и толкова по-силна ще бъде чувствителността му към радиация. Паспортните данни показват района работна повърхност, обикновено в квадратни сантиметри.
Е друг важен показател, което е посочено в характеристиките на дозиметъра, е ниво на шума (измерва се в импулси в секунда). С други думи, този индикатор може да се нарече присъща фонова стойност. Може да се определи в лаборатория, за това устройството се поставя в добре защитено помещение или камера, обикновено с дебели оловни стени, и се записва нивото на излъчване от самия уред. Ясно е, че ако такова ниво е достатъчно значително, тогава тези индуцирани шумове ще повлияят пряко на грешките в измерването.
Всеки професионалист и радиация има такава характеристика като радиационна чувствителност, също измерена в импулси в секунда (imp/s) или в импулси на микрорентген (imp/µR). Такъв параметър, или по-скоро неговото използване, директно зависи от източника на йонизиращо лъчение, към който е настроен броячът и върху който ще се извърши по-нататъшно измерване. Често настройката се извършва от източници, включително такива радиоактивни материали като радий - 226, кобалт - 60, цезий - 137, въглерод - 14 и други.
Е Друг индикатор, по който си струва да сравнявате дозиметрите, е ефективност на откриване на йонна радиация или радиоактивни частици. Наличието на този критерий се дължи на факта, че не всички радиоактивни частици, преминаващи през чувствителния елемент на дозиметъра, ще бъдат регистрирани. Това може да се случи в случаите, когато квантът на гама лъчението не е причинил йонизация в камерата на брояча, или броят на частиците, които са преминали и са причинили йонизация и разряд, е толкова голям, че устройството не ги отчита адекватно и поради някои други причини. За да се определи точно тази характеристикаспецифичен дозиметър, той се тества с помощта на някои радиоактивни източници, например плутоний-239 (за алфа частици), или талий - 204, стронций - 90, итрий - 90 (бета емитер), както и други радиоактивни материали.
С Следващият критерий, който трябва да се вземе предвид е регистриран енергиен обхват . Всяка радиоактивна частица или радиационен квант има различна енергийна характеристика. Следователно дозиметрите са предназначени да измерват не само определен вид радиация, но и съответните им енергийни характеристики. Такъв индикатор се измерва в мегаелектронволта или килоелектронволта (MeV, KeV). Например, ако бета частиците нямат достатъчно енергия, тогава те няма да могат да избият електрон в противоположната камера и следователно няма да бъдат регистрирани или само високоенергийни алфа частици ще могат да пробият материал на тялото на брояча на Гайгер-Мюлер и нокаутира електрон.
И Въз основа на гореизложеното съвременните производители на радиационни дозиметри произвеждат широка гама от устройства за различни цели и специфични индустрии. Ето защо си струва да се обмислят конкретни видове броячи на Гайгер.
Различни опцииБроячи на Гайгер-Мюлер
П Първата версия на дозиметрите са устройства, предназначени за регистриране и откриване на гама фотони и високочестотно (твърдо) бета лъчение. Почти всички произведени по-рано и модерни, както домакински, например, и професионални дозиметрирадиация, например: . Такова излъчване има достатъчна енергия и висока проникваща способност, така че камерата на брояча на Гайгер да може да ги регистрира. Такива частици и фотони лесно проникват през стените на брояча и предизвикват процеса на йонизация, като това лесно се записва от съответното електронно пълнене на дозиметъра.
д За регистриране на този вид излъчване се използват популярни броячи като напр SBM-20 , имащ сензор под формата на цилиндрична тръба-цилиндър с коаксиално свързани катод и анод. Освен това стените на сензорната тръба служат едновременно като катод и корпус и са направени от от неръждаема стомана. Този брояч има следните характеристики:
- площта на работната зона на чувствителния елемент е 8 квадратни сантиметра;
- радиационна чувствителност към гама лъчение от порядъка на 280 импулса / s, или 70 импулса / μR (тестването беше проведено за цезий - 137 при 4 μR / s);
- вътрешният фон на дозиметъра е около 1 imp/s;
- Сензорът е предназначен да открива гама лъчение с енергия в диапазона от 0,05 MeV до 3 MeV и бета частици с енергия 0,3 MeV по долната граница.
Фиг.6. Гайгеров брояч SBM-20.
В Имаше различни модификации на този брояч, напр. SBM-20-1 или SBM-20U , които имат сходни характеристики, но се различават по основния дизайн контактни елементии измервателна верига. Други модификации на този брояч на Гайгер-Мюлер, а това са SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG, също имат подобни параметри, много от тях се намират в битовите радиационни дозиметри, които днес могат да бъдат намерени в магазините .
С Следващата група радиационни дозиметри е предназначена за регистриране гама фотони и рентгенови лъчи . Ако говорим за точността на такива устройства, тогава трябва да се разбере, че фотонното и гама-лъчението са кванти на електромагнитно излъчване, които се движат със скоростта на светлината (около 300 000 km / s), така че регистрирането на такъв обект е доста трудна задача.
Ефективността на такива броячи на Гайгер е около един процент.
Х За да го увеличите, е необходимо увеличаване на катодната повърхност. Всъщност гама квантите се записват индиректно, благодарение на избитите от тях електрони, които впоследствие участват в йонизацията на инертен газ. За да се насърчи това явление възможно най-ефективно, материалът и дебелината на стената на контракамерата, както и размерите, дебелината и материала на катода са специално подбрани. Тук голяма дебелина и плътност на материала могат да намалят чувствителността на регистрационната камера, а твърде малката ще позволи на високочестотното бета лъчение лесно да влезе в камерата, а също така ще увеличи количеството радиационен шум, естествен за устройството, което ще заглушават точността на откриване на гама кванти. Естествено, точните пропорции се избират от производителите. Всъщност на този принцип се произвеждат дозиметрите Броячи на Гайгер-Мюлер за пряко определениегама лъчение на земята, докато такова устройство изключва възможността за определяне на всякакви други видове радиация и радиоактивно въздействие, което ви позволява точно да определите радиационното замърсяване и нивото на отрицателно въздействие върху човек само чрез гама лъчение.
AT битови дозиметри, които са оборудвани с цилиндрични сензори, са инсталирани следните типове: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 и много други. Освен това при някои типове на входния, краен, чувствителен прозорец е инсталиран специален филтър, който специално служи за отрязване на алфа и бета частици и допълнително увеличава катодната площ, за повече ефективно определениегама кванти. Тези сензори включват Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M и други.
Х За да разберете по-ясно принципа на тяхното действие, си струва да разгледаме по-подробно един от тези броячи. Например краен брояч със сензор Бета - 2M , който е със заоблена форма на работния прозорец, който е около 14 квадратни сантиметра. В този случай радиационната чувствителност към кобалт - 60 е около 240 импулса / μR. Този видУредът има много нисък собствен шум , което е не повече от 1 импулс в секунда. Това е възможно благодарение на дебелостенната оловна камера, която от своя страна е предназначена да открива фотонно излъчване с енергии в диапазона от 0,05 MeV до 3 MeV.
Фиг.7. Краен гама брояч Бета-2М.
За определяне на гама лъчението е напълно възможно да се използват броячи за гама-бета импулси, които са предназначени за откриване на твърди (високочестотни и високоенергийни) бета частици и гама кванти. Например моделът SBM е 20. Ако искате да изключите регистрирането на бета частици в този модел дозиметър, тогава е достатъчно да инсталирате оловен екран или щит от всеки друг метален материал(водещият екран е по-ефективен). Това е най-често срещаният начин, който повечето дизайнери използват, когато създават броячи за гама и рентгенови лъчи.
Регистрация на "меко" бета лъчение.
Да се Както споменахме по-рано, регистрирането на меко бета лъчение (лъчение с ниски енергийни характеристики и относително ниска честота) е доста трудна задача. За целта е необходимо да се осигури възможност за по-лесното им проникване в регистрационната камера. За тези цели се изработва специален тънък работен прозорец, обикновено от слюда или полимерен филм, който практически не създава пречки за проникването на този вид бета-лъчение в йонизационната камера. В този случай самото тяло на сензора може да действа като катод, а анодът е система от линейни електроди, които са равномерно разпределени и монтирани върху изолатори. Прозорецът за регистрация е направен в крайната версия и в този случай по пътя на бета частиците се появява само тънък слюден филм. В дозиметрите с такива броячи гама-лъчението се регистрира като приложение и всъщност като допълнителна функция. И ако искате да се отървете от регистрацията на гама кванти, тогава трябва да сведете до минимум повърхността на катода.
Фиг.8. Устройство за брояч на Гайгер.
С Трябва да се отбележи, че броячите за определяне на меки бета частици са създадени доста отдавна и успешно се използват през втората половина на миналия век. Сред тях най-разпространени бяха сензорите от типа SBT10 и SI8B , който имаше тънкостенни работни прозорци от слюда. | Повече ▼ съвременна версиятакова устройство Бета 5има работна площ на прозореца от около 37 кв/см, правоъгълна форма от слюден материал. За такива размери на сензорния елемент устройството е в състояние да регистрира около 500 импулса / μR, ако се измерва с кобалт - 60. В същото време ефективността на откриване на частици е до 80 процента. Други показатели на това устройство са както следва: собственият шум е 2,2 импулса / s, обхватът на откриване на енергия е от 0,05 до 3 MeV, докато долният праг за определяне на мека бета радиация е 0,1 MeV.
Фиг.9. Край на бета-гама брояч Бета-5.
И Естествено, заслужава си да се спомене Броячи на Гайгер-Мюлерспособни да откриват алфа частици. Ако регистрирането на меко бета лъчение изглежда доста трудна задача, тогава е още по-трудно да се открие алфа частица, дори и с високи енергийни показатели. трудна задача. Такъв проблем може да бъде решен само чрез съответно намаляване на дебелината на работния прозорец до дебелина, която ще бъде достатъчна за преминаване на алфа частица в регистрационната камера на сензора, както и чрез почти пълно приближаване на входа прозорец към източника на излъчване на алфа частици. Това разстояние трябва да бъде 1 мм. Ясно е, че такова устройство автоматично ще регистрира всякакви други видове радиация и освен това с достатъчно висока ефективност. Това има както положителни, така и отрицателни страни:
Положителен - такова устройство може да се използва за най-широк обхват на анализ на радиоактивно излъчване
отрицателен - поради повишената чувствителност ще се появи значително количество шум, което ще затрудни анализа на получените регистрационни данни.
Да се Освен това твърде тънкият работен прозорец на слюда, въпреки че увеличава възможностите на брояча, е в ущърб на механична силаи херметичност на йонизационната камера, особено след като самият прозорец има доста голяма площ от работната повърхност. За сравнение, в броячите SBT10 и SI8B, които споменахме по-горе, с работна площ на прозореца от около 30 кв/см, дебелината на слоя слюда е 13–17 µm, а с необходимата дебелиназа регистриране на алфа частици при 4-5 микрона, входният прозорец може да бъде направен само не повече от 0,2 kv / cm, говорим за брояча SBT9.
О обаче голямата дебелина на работния прозорец за регистрация може да бъде компенсирана от близостта до радиоактивния обект и обратно, при относително малка дебелина на прозореца на слюдата, става възможно да се регистрира алфа частица при вече по-голямо разстояниенад 1-2 мм. Струва си да се даде пример, с дебелина на прозореца до 15 микрона, подходът към източника на алфа лъчение трябва да бъде по-малък от 2 mm, докато източникът на алфа частици се разбира като емитер на плутоний-239 с излъчване енергия от 5 MeV. Нека продължим, с дебелина на входния прозорец до 10 µm е възможно да се регистрират алфа-частици вече на разстояние до 13 mm, ако се направи прозорец на слюда с дебелина до 5 µm, тогава ще се регистрира алфа-лъчение на разстояние 24 мм и др. Друг важен параметър, което пряко влияе върху способността за откриване на алфа частици, е техен индикатор за енергия. Ако енергията на алфа частицата е по-голяма от 5 MeV, тогава разстоянието на нейната регистрация за дебелината на работния прозорец от всякакъв тип ще се увеличи съответно, а ако енергията е по-малка, тогава разстоянието трябва да бъде намалено до пълна невъзможност за регистриране на меко алфа лъчение.
Е още едно важен момент, което позволява да се увеличи чувствителността на алфа брояча, това е намаляване на способността за регистрация за гама лъчение. За да направите това, достатъчно е да се сведе до минимум геометрични размерикатод и гама фотоните ще преминат през регистрационната камера, без да причиняват йонизация. Такава мярка позволява да се намали влиянието на гама-лъчите върху йонизацията с хиляди и дори десетки хиляди пъти. Вече не е възможно да се премахне влиянието на бета-лъчението върху регистрационната камера, но има доста прост изход от тази ситуация. Първо се записват алфа и бета лъчение от тоталния тип, след това се монтира дебел хартиен филтър и се прави второ измерване, което ще регистрира само бета частици. Стойността на алфа лъчението в този случай се изчислява като разлика между общата радиация и отделен индикатор за изчисляване на бета лъчението.
Например , струва си да предложите характеристики модерен броячБета-1, който ви позволява да регистрирате алфа, бета, гама лъчение. Ето и показателите:
- площта на работната зона на чувствителния елемент е 7 кв/см;
- дебелината на слоя от слюда е 12 микрона, (ефективното разстояние на откриване на алфа частици за плутоний е 239, около 9 mm, за кобалт - 60, чувствителността на радиация е около 144 импулса / microR);
- ефективност на измерване на радиация за алфа частици - 20% (за плутоний - 239), бета частици - 45% (за талий -204), и гама кванти - 60% (за състава на стронций - 90, итрий - 90);
- собственият фон на дозиметъра е около 0,6 imp/s;
- Сензорът е проектиран да открива гама лъчение с енергия в диапазона от 0,05 MeV до 3 MeV и бета частици с енергия над 0,1 MeV по долната граница и алфа частици с енергия от 5 MeV или повече.
Фиг.10. Краен алфа-бета-гама брояч Бета-1.
Да се Разбира се, все още има доста широка гама от броячи, които са предназначени за по-тесни и професионална употреба. Такива устройства имат номер разширени настройкии опции (електрически, механични, радиометрични, климатични и др.), които включват много специални термини и характеристики. Ние обаче няма да се фокусираме върху тях. Наистина, за да се разбере основни принципидействия Броячи на Гайгер-Мюлер , описаните по-горе модели са достатъчни.
AT Също така е важно да се спомене, че има специални подкласове Гайгерови броячи , които са специално проектирани за откриване на различни видове други лъчения. Например, за определяне на количеството ултравиолетова радиация, за откриване и определяне на бавни неутрони, които работят на принципа на коронен разряд, и други опции, които не са пряко свързани с тази тема, няма да бъдат разглеждани.