Pentru ce este folosit un contor Geiger? Contor Geiger: dispozitiv și variante de uz casnic
Siguranța împotriva radiațiilor și gradul de poluare a mediului nu i-au deranjat pe mulți cetățeni din țările lumii până când au avut loc evenimente catastrofale care au adus viața și sănătatea a sute și mii de oameni. Cele mai tragice din punct de vedere al poluării cu radiații au fost Fukushima, Nagasaki și Dezastrul de la Cernobîl. Aceste teritorii și poveștile asociate acestora sunt încă păstrate în memoria fiecărei persoane și reprezintă o lecție care, indiferent de situația și nivelul politicii externe. bunăstare financiară siguranța împotriva radiațiilor merită întotdeauna să vă faceți griji. Este necesar să se știe ce particule este folosit pentru a înregistra un contor Geiger, ce măsuri preventive de salvare ar trebui aplicate în cazul în care apare o catastrofă.
Pentru ce este folosit un contor Geiger? Datorită multiplelor dezastre provocate de omși o creștere critică a nivelului de radiații din aer în ultimele decenii, umanitatea a creat și a inventat unic și maxim. aparate la îndemână pentru înregistrarea particulelor folosind un contor Geiger de uz casnic și uz industrial. Aceste dispozitive fac posibilă măsurarea nivelului de poluare prin radiații, precum și controlul static a situației de poluare pe un teritoriu sau zonă, ținând cont de condițiile meteorologice, locație geograficăși fluctuațiile climatice.
Care este principiul de funcționare al unui contor Geiger? Cumpărați un dozimetru astăzi tip de gospodărie iar dispozitivul de contor Geiger poate fi realizat de oricine. Trebuie remarcat faptul că, în condițiile în care radiațiile pot fi atât naturale, cât și artificiale, o persoană trebuie să monitorizeze în mod constant fondul de radiații din casa sa, precum și să știe exact ce particule înregistrează contorul Geiger, despre metodele și metodele de protecție preventivă. .din substante ionizante si . Datorită faptului că radiațiile nu pot fi văzute sau simțite de o persoană fără echipament special, mulți oameni pot fi într-o stare de infecție pentru o lungă perioadă de timp, fără să o suspecteze.
Din ce radiații aveți nevoie de un contor Geiger?
Este important să ne amintim că radiația poate fi diferită, depinde de ce particule încărcate constă și de cât de departe s-a răspândit de sursa sa. Pentru ce este un contor Geiger? De exemplu, particulele alfa de radiații nu sunt considerate periculoase și agresive față de corpul uman, dar cu expunerea prelungită pot duce la unele forme de boli, tumori benigne și inflamații. Radiațiile beta sunt considerate cele mai periculoase și dăunătoare pentru sănătatea umană. Principiul de funcționare al contorului Geiger este îndreptat tocmai pe măsurarea unor astfel de particule în aer.Încărcările beta pot fi produse atât artificial ca urmare a funcționării centralelor nucleare sau laboratoarelor chimice, cât și naturale, datorită rocilor vulcanice și a altor surse subterane. În unele cazuri, o concentrație mare de elemente ionizante de tip beta în aer poate duce la cancer, tumori benigne, infecții, exfoliere a mucoaselor, tulburări ale glandei tiroide și ale măduvei osoase.
Ce este un contor Geiger și cum funcționează un contor Geiger? Acesta este numele unui dispozitiv special care este echipat cu dozimetre și radiometre de tip casnic și profesional. Un contor Geiger este un element sensibil al unui dozimetru, care, în condițiile stabilirii unui anumit nivel de sensibilitate, ajută la detectarea concentrației de substanțe ionizante în aer într-o anumită perioadă de timp.
Contorul Geiger, a cărui fotografie este prezentată mai sus, a fost inventat și testat pentru prima dată în practică la începutul secolului al XX-lea de către omul de știință Walter Müller. Avantajele si dezavantajele contorului Geiger pot fi apreciate de generatiile actuale. Acest dispozitiv este utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și în domeniul industrial până în prezent. Unii meșteri își fac chiar și propriul contor Geiger.
Dozimetre îmbunătățite pentru radiații
Trebuie spus că din momentul inventării contorului Geiger și a dozimetrului până în zilele noastre, acestea dispozitive universale a trecut prin multe etape de perfecţionare şi modernizare. Astăzi, astfel de dispozitive pot fi folosite nu numai pentru a verifica nivelurile scăzute ale radiației de fundal conditii de viata sau în producție, dar și pentru a folosi modele mai optimizate și îmbunătățite care ajută la măsurarea nivelurilor de radiații în centralele nucleare, precum și în timpul războiului.Modalități moderne Aplicațiile contorului Geiger fac posibilă captarea nu numai a cantității totale de substanțe ionizante din aer într-o anumită perioadă de timp, ci și a răspunde la densitatea acestora, gradul de încărcare, tipul de radiație și natura impactului asupra acestora. suprafata.
De exemplu, contoarele Geiger destinate uzului casnic sau personal nu necesită capacități îmbunătățite, deoarece sunt utilizate în mod obișnuit pentru uz casnic și sunt utilizate pentru a verifica radiația de fond în casă, pe alimente, îmbrăcăminte sau materiale de construcții, care poate conține un anumit nivel de încărcare. Cu toate acestea, sunt necesare dozimetre industriale și profesionale pentru a verifica expunerile la radiații mai grave și mai complexe și să servească drept mod permanent controlul câmpului de radiații la centralele nucleare, laboratoare chimice sau centrale nucleare.
sunați acum
și fii liber
sfaturi de specialitate
Având în vedere faptul că mulți ţările moderne astăzi au un puternic arme nucleare Fiecare persoană de pe planetă ar trebui să aibă dozimetre și contoare Geiger profesionale pentru a putea controla câmpul de radiații din timp și a-și salva viețile și viețile celor dragi în cazul unei urgențe sau catastrofe. De asemenea, este util să studiați în prealabil avantajele și dezavantajele contorului Geiger.
Merită spus că principiul de funcționare al contoarelor Geiger oferă o reacție nu numai la intensitatea sarcinii de radiație și la numărul de particule ionizante din aer, dar vă permite și să separați radiația alfa de radiația beta. Deoarece radiația beta este considerată cea mai agresivă și puternică prin încărcătura și concentrația sa de ioni, contoarele Geiger pentru testare sunt acoperite cu cleme speciale din plumb sau oțel pentru a îndepărta elementele inutile și pentru a nu deteriora echipamentul în timpul testării.
Capacitatea de a elimina și separa diferitele fluxuri de radiații a permis multor oameni să utilizeze dozimetre de înaltă calitate, pentru a calcula cât mai clar posibil pericolul și nivelul de contaminare a unui anumit teritoriu cu diferite tipuri de elemente de radiație.
Din ce este făcut un contor Geiger?
Unde este folosit contorul Geiger? După cum am menționat mai sus, contorul Geiger nu este un element separat, ci servește pentru a fi elementul principal și principal în proiectarea dozimetrului. Este necesar pentru cea mai înaltă calitate și verificare precisă fond de radiații într-o anumită zonă.Trebuie spus că contorul Geiger are un design de dispozitiv relativ necomplicat. În general, designul său are următoarele caracteristici.
Un contor Geiger este un recipient mic care conține un gaz inert. ca gaz diverși producători utilizare elemente diferite si substante. Cât de des posibil, contoarele Geiger sunt produse cu cilindri umpluți cu argon, neon sau amestecuri ale acestor două substanțe. Merită spus că gazul care umple cilindrul contorului este sub presiune minimă. Acest lucru este necesar pentru ca între catod și anod să nu existe tensiune și să nu aibă loc un impuls electric.
Catodul este designul întregului contor. Anodul este un fir sau conexiune metalicaîntre cilindru și structura principală a dozimetrului, conectat la senzor. Trebuie remarcat faptul că în unele cazuri un anod care reacționează direct la elementele de radiație poate fi fabricat cu un special strat protectiv, care vă permite să controlați ionii care pătrund în anod și afectează măsurarea finală.
Cum funcționează un contor Geiger?
După ce am clarificat punctele principale ale designului contorului Geiger, merită să descriem pe scurt principiul de funcționare al contorului Geiger. Dată fiind simplitatea amenajării sale, funcționarea și funcționarea sa este, de asemenea, extrem de ușor de explicat. Contorul Geiger funcționează astfel:- Când dozimetrul este pornit între catod și anod, apare o tensiune electrică crescută cu ajutorul unui rezistor. Cu toate acestea, tensiunea nu poate scădea în timpul funcționării datorită faptului că sticla contorului este umplută cu un gaz inert.
- Când un ion încărcat lovește anodul, acesta începe să se amestece cu un gaz inert pentru a ioniza. Astfel, elementul de radiație se fixează cu ajutorul unui senzor și poate afecta indicatorii fondului de radiație din zona care se verifică. Sfârșitul testului este de obicei semnalat de sunetul caracteristic al unui contor Geiger.
Acțiunea contorului Geiger este aceea că, atunci când fiecare particulă sau cuantum de radiație ionizantă intră în tub, gazul care umple contorul este ionizat și are loc un impuls electric. Acest impuls poate fi receptat prin intermediul unui difuzor sau prin intermediul unui releu; poate fi transferat la un contor mecanic. Dacă substanța radioactivă măsurată dă mai mult de 50 de impulsuri pe secundă, atunci sistemul contor mecanic cu releul incapabil să le răspundă la acea viteză; în acest caz, este necesar să se introducă un dispozitiv electronic auxiliar - un circuit de scalare.
Principiul de funcționare al contorului Geiger (Fig. 6) este următorul. Într-un tub / umplut cu un gaz rarefiat, există un câmp electric puternic care a apărut sub acțiunea unei tensiuni înalte curent continuu. Dacă gazul nu este ionizat, nu există curent în circuit. Când particulele elementare capabile să ionizeze gazul intră în tub /, câmp electric apar ioni. Astfel, pe baza unei numărări precise a particulelor care zboară în tub /, se determină timpul de înjumătățire al elementelor radioactive.
Pe ce se bazează contorul Geiger?
Care este ideea din spatele principiului de funcționare al contorului Geiger.
| Schema unui contor Geiger. |
Radioactivitatea poate fi de asemenea detectată și măsurată cu un instrument numit contor Geiger. Funcționarea contorului Geiger se bazează pe ionizarea materiei sub acțiunea radiațiilor (Sec. Ionii și electronii, formați sub acțiunea radiațiilor ionizante, creează condiții pentru curgerea curentului electric. Schema dispozitivului Geiger contorul este prezentat în figura 20.7.Constă din tub metalic umplut cu gaz. Tubul cilindric are o fereastră dintr-un material care este transparent la razele alfa, beta și gama. Un fir este întins de-a lungul axei tubului. Firul este conectat la unul dintre polii sursei de curent continuu, iar cilindrul metalic este conectat la polul opus. Când radiația intră în tub, în acesta se formează ioni și, ca urmare, energia curge prin tub. electricitate. Pulsul de curent creat de radiația care a pătruns în tub este amplificat astfel încât să poată fi detectat cu ușurință; numărarea impulsurilor individuale face posibilă obținerea unei măsuri cantitative a radiației.
După ce acest dispozitiv a fost îmbunătățit de V. Funcționarea contorului Geiger-Mullet se bazează pe faptul că particulele încărcate care zboară prin gaz ionizează atomii de gaz întâlniți pe drum: o particulă încărcată negativ, respingând electronii, îi scoate din atomi, iar o particulă încărcată pozitiv atrage electroni și îi trage din atomi.
Pagini: 1
Contor Geiger
Contor Geiger SI-8B (URSS) cu o fereastră de mica pentru măsurarea radiațiilor β moi. Fereastra este transparentă, sub ea se vede un electrod de sârmă spirală, celălalt electrod este corpul dispozitivului.
Adiţional circuit electronic asigură contorul cu putere (de regulă, nu mai puțin de 300 A), asigură, dacă este necesar, descărcare de descărcare și numără numărul de descărcări prin contor.
Contoarele Geiger sunt împărțite în neauto-stingere și auto-stingere (nu necesită un circuit extern de terminare a descărcarii).
Sensibilitatea contorului este determinată de compoziția gazului, volumul acestuia, precum și de materialul și grosimea pereților săi.
Notă
Trebuie remarcat faptul că, din motive istorice, există o discrepanță între rusă și Variante engleze acesta și următorii termeni:
| Rusă | Engleză |
|---|---|
| Contor Geiger | Senzor Geiger |
| tub geiger | tub Geiger |
| radiometru | Contor Geiger |
| dozimetru | dozometru |
Vezi si
- contor coronarian
- http://www.u-tube.ru/pages/video/38781 cum funcționează
Fundația Wikimedia. 2010 .
Vedeți ce este „Geiger Counter” în alte dicționare:
Contor Geiger-Muller- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. contor Geiger Müller; Tub de contor Geiger Müller vok. Geiger Müller Zahlrohr, n; GM Zahlrohr, n rus. Contor Geiger Muller, m pranc. compteur de Geiger Müller, m; tub … Fizikos terminų žodynas
bit Geiger-Muller counter- — Subiecte industria petrolului și gazelor RO analizor electronic de înălțime a impulsurilor … Manualul Traducătorului Tehnic
- ... Wikipedia
- (contor Geiger Muller), un detector de descărcare de gaz care se declanșează atunci când o sarcină trece prin volumul său. h c. Mărimea semnalului (impulsul de curent) nu depinde de energia h c (dispozitivul funcționează în modul de descărcare auto-susținut). G. s. inventat în 1908 în Germania. ...... Enciclopedia fizică
Un dispozitiv cu descărcare în gaz pentru detectarea radiațiilor ionizante (particule a - și b, cuante g, cuante de lumină și raze X, particule de radiație cosmică etc.). Contorul Geiger-Muller este un tub de sticlă închis ermetic... Enciclopedia tehnologiei
Contor Geiger- Geiger counter GEIGER COUNTER, detector de particule cu descărcare în gaz. Declanșat atunci când o particulă sau cuantum g intră în volumul său. Inventat în 1908 de fizicianul german H. Geiger și îmbunătățit de acesta împreună cu fizicianul german W. Müller. Geiger...... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat
CONTATOR GEIGER, detector de particule cu descărcare de gaz. Declanșat atunci când o particulă sau cuantum g intră în volumul său. Inventat în 1908 de fizicianul german H. Geiger și îmbunătățit de acesta împreună cu fizicianul german W. Müller. Contor Geiger aplicat… … Enciclopedia modernă
Un dispozitiv cu descărcare în gaz pentru detectarea și studierea diferitelor tipuri de radiații radioactive și alte radiații ionizante: particule α și β, cuante γ, cuante de lumină și raze X, particule de mare energie din raze cosmice (vezi Raze cosmice) și... Marea Enciclopedie Sovietică
- [numit german. fizicienii X. Geiger (N. Geiger; 1882 1945) și W. Muller (W. Muller; 1905 79)] detector cu descărcare în gaze de radiații radioactive și alte radiații ionizante (particule a și beta, cuante, lumină și cuante de raze X, particule cosmice radiații ...... Marele dicționar politehnic enciclopedic
Un contor este un dispozitiv pentru a număra ceva. Contor (electronică) un dispozitiv pentru numărarea numărului de evenimente care se succed (de exemplu, impulsuri) folosind însumarea continuă sau pentru a determina gradul de acumulare a cărui ... ... Wikipedia
Inventat în 1908 de către fizicianul german Hans Wilhelm Geiger, un dispozitiv care poate determina este utilizat pe scară largă astăzi. Motivul pentru aceasta este sensibilitatea ridicată a dispozitivului, capacitatea sa de a înregistra o varietate de radiații. Ușurința de operare și costul redus fac posibilă cumpărarea unui contor Geiger pentru orice persoană care decide să măsoare independent nivelul radiațiilor în orice moment și în orice loc. Ce este acest dispozitiv și cum funcționează?
Principiul de funcționare al contorului Geiger
Designul său este destul de simplu. Un amestec de gaz format din neon și argon este pompat într-un recipient etanș cu doi electrozi, care este ușor ionizat. Se alimentează electrozii (de ordinul a 400V), care în sine nu provoacă nici un fenomen de descărcare până în momentul în care începe procesul de ionizare în mediul gazos al dispozitivului. Apariția particulelor venite din exterior duce la faptul că electronii primari, accelerați în câmpul corespunzător, încep să ionizeze alte molecule ale mediului gazos. Drept urmare, sub influență câmp electric există o creație asemănătoare unei avalanșe de noi electroni și ioni, care măresc brusc conductivitatea norului de ioni de electroni. În mediul gazos al contorului Geiger are loc o descărcare. Numărul de impulsuri care apar într-o anumită perioadă de timp este direct proporțional cu numărul de particule detectate. Takov în in termeni generali principiul de funcționare al unui contor Geiger.
Procesul invers, în urma căruia mediul gazos revine la starea inițială, are loc de la sine. Sub influența halogenilor (de obicei se folosește brom sau clor), în acest mediu are loc o recombinare intensă a sarcinilor. Acest proces este mult mai lent și, prin urmare, timpul necesar pentru restabilirea sensibilității contorului Geiger este o caracteristică de pașaport foarte importantă a dispozitivului.
În ciuda faptului că principiul de funcționare al contorului Geiger este destul de simplu, acesta este capabil să răspundă la radiațiile ionizante ale celor mai diferite feluri. Acesta este α-, β-, γ-, precum și raze X, neutroni și Totul depinde de designul dispozitivului. Astfel, fereastra de intrare a unui contor Geiger capabil să înregistreze radiațiile α și β moale este realizată din mică cu o grosime de 3 până la 10 microni. Pentru detectare, este făcut din beriliu, iar ultraviolete - din cuarț.
Unde este folosit contorul Geiger?
Principiul de funcționare al contorului Geiger este baza pentru funcționarea celor mai mulți dozimetre moderne. Aceste dispozitive mici, relativ ieftine, sunt destul de sensibile și pot afișa rezultatele în unități care pot fi citite. Ușurința lor de utilizare face posibilă operarea acestor dispozitive chiar și pentru cei care au o înțelegere foarte îndepărtată a dozimetriei.
În funcție de capacitățile și acuratețea măsurătorilor, dozimetrele sunt profesionale și de uz casnic. Cu ajutorul acestora, este posibilă identificarea sursei disponibile în timp util și eficient. radiatii ionizate Cum spatiu deschis, precum și în interior.
Aceste dispozitive, care folosesc principiul de funcționare al contorului Geiger în activitatea lor, pot da un semnal de pericol în timp util folosind atât semnale vizuale, cât și sonore sau vibraționale. Deci, puteți verifica întotdeauna alimentele, hainele, examinați mobilierul, echipamentele, materialele de construcție etc. pentru absența radiațiilor dăunătoare corpului uman.
Contor Geiger-Muller
D Pentru a determina nivelul de radiație, se folosește un dispozitiv special -. Și pentru astfel de dispozitive de uz casnic și cele mai multe dispozitive profesionale de control dozimetric, se utilizează ca element sensibil Contor Geiger . Această parte a radiometrului vă permite să determinați cu exactitate nivelul de radiație.
Istoria contorului Geiger
LA mai întâi, un dispozitiv pentru determinarea intensității dezintegrarii materialelor radioactive s-a născut în 1908, a fost inventat de un german fizicianul Hans Geiger . Douăzeci de ani mai târziu, împreună cu un alt fizician Walter Müller dispozitivul a fost îmbunătățit, iar în onoarea acestor doi oameni de știință a fost numit.
LA perioada de dezvoltare și formare a fizicii nucleare în fosta Uniune Sovietică, au fost create și dispozitive corespunzătoare, care au fost utilizate pe scară largă în forțele armate, la centralele nucleare și în grupuri speciale de monitorizare a radiațiilor aparare civila. Din anii șaptezeci ai secolului trecut, astfel de dozimetre includeau un numărător bazat pe principiile Geiger, și anume SBM-20 . Acest contor, exact ca un alt analog al lui STS-5 , este utilizat pe scară largă până în zilele noastre și face, de asemenea, parte din mijloace moderne control dozimetric .
Fig.1. Contor de descărcare de gaz STS-5.
Fig.2. Contor de descărcare de gaze SBM-20.
Principiul de funcționare al contorului Geiger-Muller
Și Ideea de înregistrare a particulelor radioactive propusă de Geiger este relativ simplă. Se bazează pe principiul apariției impulsurilor electrice într-un mediu gazos inert sub acțiunea unei particule radioactive foarte încărcate sau a unui cuantum de oscilații electromagnetice. Pentru a ne concentra mai detaliat asupra mecanismului de acțiune al contorului, să ne oprim puțin asupra designului său și asupra proceselor care au loc în el, atunci când o particulă radioactivă trece prin elementul sensibil al dispozitivului.
R dispozitivul de înregistrare este un cilindru sau recipient etanș care este umplut cu un gaz inert, poate fi neon, argon etc. Un astfel de recipient poate fi realizat din metal sau sticlă, iar gazul din el este sub presiune scăzută, acest lucru se face intenționat pentru a simplifica procesul de detectare a unei particule încărcate. În interiorul recipientului sunt doi electrozi (catod și anod) cărora li se aplică o tensiune DC mare printr-un rezistor special de sarcină.
Fig.3. Dispozitivul și circuitul pentru pornirea contorului Geiger.
P Când contorul este activat într-un mediu gazos inert, nu are loc nicio descărcare pe electrozi din cauza rezistenței mari a mediului, dar situația se schimbă dacă o particulă radioactivă sau un cuantum de oscilații electromagnetice intră în camera elementului sensibil al dispozitivului. . În acest caz, o particulă cu o sarcină energetică suficient de mare scoate un anumit număr de electroni din cel mai apropiat mediu, adică. din elementele corpului sau electrozii fizici înșiși. Astfel de electroni, odată aflați într-un mediu gazos inert, sub acțiunea unei tensiuni înalte între catod și anod, încep să se deplaseze spre anod, ionizând moleculele acestui gaz pe parcurs. Ca rezultat, ei scot electronii secundari din moleculele de gaz, iar acest proces crește la scară geometrică până când apare o defalcare între electrozi. În starea de descărcare, circuitul se închide pentru o perioadă foarte scurtă de timp, iar acest lucru provoacă un salt de curent în rezistorul de sarcină, iar acest salt vă permite să înregistrați trecerea unei particule sau cuantum prin camera de înregistrare.
T Acest mecanism face posibilă înregistrarea unei particule, totuși, într-un mediu în care radiațiile ionizante sunt suficient de intense, este necesară o întoarcere rapidă a camerei de înregistrare la poziția inițială pentru a putea determina particule radioactive noi . Acest lucru se realizează prin doi căi diferite. Prima dintre acestea este oprirea alimentării cu tensiune a electrozilor pentru o perioadă scurtă de timp, caz în care ionizarea gazului inert se oprește brusc, iar o nouă includere a camerei de testare vă permite să începeți înregistrarea de la bun început. Acest tip de contor se numește dozimetre care nu se autosting . Al doilea tip de dispozitive, și anume dozimetrele cu autostingere, principiul funcționării acestora este adăugarea de aditivi speciali pe bază de diferite elemente în mediul gazos inert, de exemplu, brom, iod, clor sau alcool. În acest caz, prezența lor duce automat la încetarea descărcării. Cu o astfel de structură a camerei de testare, rezistențele uneori de câteva zeci de megaohmi sunt folosite ca rezistență de sarcină. Acest lucru permite în timpul descărcării să se reducă brusc diferența de potențial la capetele catodului și anodului, ceea ce oprește procesul conductiv și camera revine la starea inițială. De remarcat faptul că tensiunea pe electrozi mai mică de 300 de volți încetează automat menținerea descărcării.
Întregul mecanism descris permite înregistrarea unui număr mare de particule radioactive într-o perioadă scurtă de timp.
Tipuri de radiații radioactive
H pentru a înțelege ce este înregistrat Contoare Geiger–Muller , merită să ne gândim la ce tipuri există. Merită menționat imediat că contoarele cu descărcare de gaze, care fac parte din majoritatea dozimetrelor moderne, pot înregistra doar numărul de particule sau cuante încărcate radioactive, dar nu pot determina nici caracteristicile energetice ale acestora, nici tipul de radiație. Pentru a face acest lucru, dozimetrele sunt mai multifuncționale și mai direcționate și, pentru a le compara corect, ar trebui să le înțelegem mai precis capacitățile.
P conform ideilor moderne de fizică nucleară, radiația poate fi împărțită în două tipuri, primul sub formă câmp electromagnetic , al doilea în formă fluxul de particule (radiații corporale). Primul tip poate fi flux de particule gamma sau raze X . Caracteristica lor principală este capacitatea de a se propaga sub formă de undă pe distanțe foarte mari, în timp ce trec cu ușurință prin diverse obiecte și pot pătrunde cu ușurință în cele mai multe diverse materiale. De exemplu, dacă o persoană trebuie să se ascundă de fluxul de raze gamma din cauza unei explozii nucleare, atunci ascunzându-se în subsolul unei case sau al unui adăpost pentru bombă, sub rezerva etanșeității sale relative, se poate proteja de acest tip de radiații doar prin 50 la sută.
Fig.4. Quante de raze X și radiații gamma.
T ce tip de radiaţie este impulsivă şi se caracterizează prin propagare în mediu inconjurator sub formă de fotoni sau cuante, adică explozii scurte radiatie electromagnetica. O astfel de radiație poate avea energie diferită și caracteristicile de frecvență Razele X, de exemplu, au o frecvență de o mie de ori mai mică decât razele gamma. Asa de razele gamma sunt mult mai periculoase pentru corpul uman și impactul lor este mult mai distructiv.
Și Radiațiile bazate pe principiul corpuscular sunt particule alfa și beta (corpusculi). Ele apar ca urmare a unei reacții nucleare, în care unii izotopi radioactivi sunt transformați în alții cu eliberarea unei cantități enorme de energie. În acest caz, particulele beta sunt un flux de electroni, iar particulele alfa sunt formațiuni mult mai mari și mai stabile, constând din doi neutroni și doi protoni legați unul de celălalt. De fapt, nucleul atomului de heliu are o astfel de structură, astfel încât se poate argumenta că fluxul particulelor alfa este fluxul nucleelor de heliu.
Admis următoarea clasificare , particulele alfa au cea mai mică capacitate de penetrare de a se proteja de ele, cartonul gros este suficient pentru o persoană, particulele beta au o capacitate de penetrare mai mare, astfel încât o persoană să se poată proteja de un flux de astfel de radiații, va trebui să protectie metalica grosime de câțiva milimetri (de exemplu, tabla de aluminiu). Practic, nu există nicio protecție împotriva cuantelor gamma și se răspândesc pe distanțe considerabile, estompând pe măsură ce se îndepărtează de epicentru sau sursă și respectând legile propagării undelor electromagnetice.
Fig.5. Particule radioactive de tip alfa și beta.
La Cantitățile de energie deținute de toate aceste trei tipuri de radiații sunt, de asemenea, diferite, iar fluxul de particule alfa are cel mai mare dintre ele. De exemplu, energia deținută de particulele alfa este de șapte mii de ori mai mare decât energia particulelor beta , adică putere de pătrundere tipuri variate radiația, este invers proporțională cu puterea lor de penetrare.
D pentru corpul uman cel mai mult tip periculos sunt luate în considerare radiațiile radioactive cuante gamma , datorită puterii mari de penetrare, iar apoi descrescătoare, particulele beta și particulele alfa. Prin urmare, este destul de dificil să se determine particulele alfa, dacă este imposibil de spus cu un contor convențional. Geiger - Muller, deoarece aproape orice obiect este un obstacol pentru ei, ca să nu mai vorbim de un recipient din sticlă sau metal. Este posibil să se determine particule beta cu un astfel de contor, dar numai dacă energia lor este suficientă pentru a trece prin materialul containerului contor.
Pentru particulele beta cu energie scăzută, contorul convențional Geiger-Muller este ineficient.
O Într-o situație similară cu radiațiile gamma, există posibilitatea ca acestea să treacă prin recipient fără a declanșa o reacție de ionizare. Pentru a face acest lucru, în contoare este instalat un ecran special (din oțel dens sau plumb), care vă permite să reduceți energia razelor gamma și să activați astfel descărcarea în camera de contra.
Caracteristici de bază și diferențe ale contoarelor Geiger-Muller
Cu De asemenea, merită evidențiate unele dintre caracteristicile și diferențele de bază ale diferitelor dozimetre echipate Contoare de descărcare de gaze Geiger-Muller. Pentru a face acest lucru, ar trebui să comparați unele dintre ele.
Cele mai comune contoare Geiger-Muller sunt echipate cilindric sau senzori de capăt. Cilindricele sunt similare cu un cilindru alungit sub forma unui tub cu o rază mică. Camera de ionizare finală are o formă rotunjită sau dreptunghiulară. dimensiuni mici, dar cu o suprafață de lucru finală semnificativă. Uneori există varietăți de camere de capăt cu un tub cilindric alungit, cu o mică fereastră de intrare pe partea de capăt. Diverse configurații contoarele, și anume camerele în sine, se pot înregistra tipuri diferite radiații sau combinațiile acestora (de exemplu, combinații de raze gamma și beta sau întregul spectru alfa, beta și gamma). Acest lucru devine posibil datorită designului special conceput al carcasei contorului, precum și materialului din care este realizat.
E O altă componentă importantă pentru utilizarea prevăzută a contoarelor este zona elementului senzor de intrare și zonă de muncă . Cu alte cuvinte, acesta este sectorul prin care vor intra și vor fi înregistrate particulele radioactive de interes pentru noi. Cu cât această zonă este mai mare, cu atât contorul va fi mai capabil să capteze particule și cu atât sensibilitatea sa la radiații va fi mai puternică. Datele pașaportului indică zona suprafata de lucru, de obicei în centimetri pătrați.
E încă unul indicator important, care este indicat în caracteristicile dozimetrului, este nivelul de zgomot (măsurată în impulsuri pe secundă). Cu alte cuvinte, acest indicator poate fi numit valoarea de fond intrinsecă. Se poate determina în laborator, pentru aceasta aparatul este plasat într-o încăpere sau cameră bine protejată, de obicei cu pereți groși de plumb, și se înregistrează nivelul de radiație emis de aparatul în sine. Este clar că dacă un astfel de nivel este suficient de semnificativ, atunci aceste zgomote induse vor afecta direct erorile de măsurare.
Fiecare profesionist și radiație are o caracteristică precum sensibilitatea la radiații, măsurată și în impulsuri pe secundă (imp/s) sau în impulsuri pe microroentgen (imp/µR). Un astfel de parametru, sau mai degrabă utilizarea lui, depinde direct de sursa de radiații ionizante, la care este reglat contorul și de care se vor efectua măsurători ulterioare. Adesea, reglarea se face prin surse, inclusiv materiale radioactive precum radiu - 226, cobalt - 60, cesiu - 137, carbon - 14 și altele.
E Un alt indicator prin care merită să comparați dozimetrele este eficiența detectării radiațiilor ionice sau particule radioactive. Existența acestui criteriu se datorează faptului că nu vor fi înregistrate toate particulele radioactive care trec prin elementul sensibil al dozimetrului. Acest lucru se poate întâmpla în cazul în care cuantumul radiației gamma nu a provocat ionizare în camera de contor sau numărul de particule care au trecut și au cauzat ionizarea și descărcarea este atât de mare încât dispozitivul nu le numără în mod adecvat și din alte motive. Pentru a determina cu exactitate această caracteristică un dozimetru specific, este testat folosind unele surse radioactive, de exemplu, plutoniu-239 (pentru particule alfa) sau taliu - 204, stronțiu - 90, ytriu - 90 (emițător beta), precum și alte materiale radioactive.
Cu Următorul criteriu de luat în considerare este intervalul de energie înregistrat . Orice particulă radioactivă sau cuantum de radiație are o caracteristică energetică diferită. Prin urmare, dozimetrele sunt concepute pentru a măsura nu numai un anumit tip de radiație, ci și caracteristicile energetice ale acestora. Un astfel de indicator este măsurat în megaelectronvolți sau kiloelectronvolți, (MeV, KeV). De exemplu, dacă particulele beta nu au suficientă energie, atunci ele nu vor putea elimina un electron din contracamera și, prin urmare, nu vor fi înregistrate, sau numai particulele alfa de înaltă energie vor putea străbate materialul corpului contorului Geiger-Muller și elimină un electron.
Și Pe baza celor de mai sus, producătorii moderni de dozimetre de radiații produc o gamă largă de dispozitive pentru diverse scopuri și industrii specifice. Prin urmare, merită să luați în considerare tipuri specifice de contoare Geiger.
Diverse opțiuni Contoare Geiger-Muller
P Prima versiune a dozimetrelor sunt dispozitive concepute pentru a înregistra și detecta fotonii gamma și radiațiile beta de înaltă frecvență (hard). Aproape toate cele produse anterior și cele moderne, atât cele casnice, de exemplu, cât și dozimetre profesionale radiații, de exemplu: . O astfel de radiație are suficientă energie și putere mare de penetrare, astfel încât camera de contor Geiger să le poată înregistra. Astfel de particule și fotoni pătrund ușor în pereții contorului și provoacă procesul de ionizare, iar acest lucru este ușor de înregistrat prin umplerea electronică corespunzătoare a dozimetrului.
D Pentru a înregistra acest tip de radiații, contoare populare precum SBM-20 , având un senzor sub forma unui tub-cilindru cilindric cu un catod și un anod cu fir coaxial. Mai mult, pereții tubului senzori servesc simultan ca catod și carcasă și sunt fabricați din din oțel inoxidabil. Acest contor are următoarele caracteristici:
- aria zonei de lucru a elementului sensibil este de 8 centimetri pătrați;
- sensibilitatea la radiații la radiațiile gamma de ordinul a 280 de impulsuri / s, sau 70 de impulsuri / μR (testarea a fost efectuată pentru cesiu - 137 la 4 μR / s);
- fondul intrinsec al dozimetrului este de aproximativ 1 imp/s;
- Senzorul este proiectat pentru a detecta radiația gamma cu o energie în intervalul de la 0,05 MeV la 3 MeV și particulele beta cu o energie de 0,3 MeV de-a lungul limitei inferioare.
Fig.6. Dispozitiv de contor Geiger SBM-20.
La Au existat diverse modificări ale acestui contor, de exemplu, SBM-20-1 sau SBM-20U , care au caracteristici similare, dar diferă în design fundamental elemente de contactși circuit de măsurare. Alte modificări ale acestui contor Geiger-Muller, și acestea sunt SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG, au și parametri similari, multe dintre ele se găsesc în dozimetrele de radiații de uz casnic care se găsesc astăzi în magazine. .
Cu Următorul grup de dozimetre de radiații este proiectat să înregistreze fotoni gamma și raze X . Dacă vorbim despre acuratețea unor astfel de dispozitive, atunci trebuie înțeles că fotonii și radiațiile gamma sunt cuante de radiații electromagnetice care se mișcă cu viteza luminii (aproximativ 300.000 km/s), deci înregistrarea unui astfel de obiect este o sarcină destul de dificilă.
Eficiența unor astfel de contoare Geiger este de aproximativ unu la sută.
H Pentru a o mări, este necesară o creștere a suprafeței catodului. De fapt, cuante gamma sunt înregistrate indirect, datorită electronilor eliminați de acestea, care participă ulterior la ionizarea unui gaz inert. Pentru a promova cât mai eficient acest fenomen, materialul și grosimea peretelui contracamerei, precum și dimensiunile, grosimea și materialul catodului sunt special selectate. Aici, o grosime și densitate mare a materialului pot reduce sensibilitatea camerei de înregistrare, iar prea mic va permite radiației beta de înaltă frecvență să pătrundă cu ușurință în cameră și, de asemenea, să crească cantitatea de zgomot de radiație natural pentru dispozitiv, ceea ce va înecă acuratețea detectării cuante gamma. Desigur, proporțiile exacte sunt selectate de producători. De fapt, pe acest principiu, dozimetrele sunt fabricate pe baza Contoare Geiger-Muller pentru definiție directă radiații gamma pe sol, în timp ce un astfel de dispozitiv exclude posibilitatea de a determina orice alte tipuri de radiații și impact radioactiv, ceea ce vă permite să determinați cu exactitate contaminarea cu radiații și nivelul de impact negativ asupra unei persoane numai prin radiații gamma.
LA dozimetre domestice care sunt echipate cu senzori cilindrici, sunt instalate următoarele tipuri: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 și multe altele. În plus, în unele tipuri, este instalat un filtru special pe fereastra de intrare, finală, sensibilă, care servește în mod special pentru a tăia particulele alfa și beta și, în plus, crește zona catodului, pentru mai mult. definiție eficientă cuante gamma. Acești senzori includ Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M și alții.
H Pentru a înțelege mai clar principiul acțiunii lor, merită să luăm în considerare mai detaliat unul dintre aceste contoare. De exemplu, un contor final cu un senzor Beta - 2M , care are o formă rotunjită a ferestrei de lucru, care are aproximativ 14 centimetri pătrați. În acest caz, sensibilitatea la radiații la cobalt - 60 este de aproximativ 240 de impulsuri / μR. Acest tip Contorul are un autozgomot foarte scăzut , care nu este mai mult de 1 puls pe secundă. Acest lucru este posibil datorită camerei de plumb cu pereți groși, care, la rândul său, este proiectată pentru a detecta radiația fotonică cu energii în intervalul de la 0,05 MeV la 3 MeV.
Fig.7. Contor gamma final Beta-2M.
Pentru a determina radiația gamma, este foarte posibil să se utilizeze contoare pentru impulsuri gamma-beta, care sunt concepute pentru a detecta particule beta dure (de înaltă frecvență și energie înaltă) și cuante gamma. De exemplu, modelul SBM este 20. Dacă doriți să excludeți înregistrarea particulelor beta în acest model de dozimetru, atunci este suficient să instalați un ecran de plumb sau un scut de orice alt material metalic(ecranul de plumb este mai eficient). Acesta este cel mai comun mod pe care îl folosesc majoritatea designerilor atunci când creează contoare pentru raze gamma și X.
Înregistrarea radiațiilor beta „moale”.
La După cum am menționat mai devreme, înregistrarea radiațiilor beta moale (radiații cu caracteristici de energie scăzută și frecvență relativ scăzută) este o sarcină destul de dificilă. Pentru a face acest lucru, este necesar să se asigure posibilitatea pătrunderii lor mai ușoare în camera de înregistrare. În aceste scopuri, se realizează o fereastră de lucru subțire specială, de obicei din mică sau o peliculă polimerică, care practic nu creează obstacole pentru pătrunderea acestui tip de radiație beta în camera de ionizare. În acest caz, corpul senzorului în sine poate acționa ca un catod, iar anodul este un sistem de electrozi liniari, care sunt distribuiți uniform și montați pe izolatori. Fereastra de înregistrare este realizată în versiunea finală, iar în acest caz apare doar o peliculă subțire de mica pe calea particulelor beta. În dozimetrele cu astfel de contoare, radiațiile gamma sunt înregistrate ca o aplicație și, de fapt, ca o caracteristică suplimentară. Și dacă doriți să scăpați de înregistrarea cuantelor gamma, atunci trebuie să minimizați suprafața catodului.
Fig.8. Dispozitiv de contor Geiger.
Cu Trebuie remarcat faptul că contoarele pentru determinarea particulelor beta moi au fost create cu destul de mult timp în urmă și au fost utilizate cu succes în a doua jumătate a secolului trecut. Printre aceștia, cei mai des întâlniți au fost senzori de acest tip SBT10 și SI8B , care avea ferestre de lucru din mica cu pereți subțiri. Mai mult versiune modernă un astfel de dispozitiv Beta 5 are o suprafață de lucru a ferestrei de aproximativ 37 mp/cm, de formă dreptunghiulară din material mica. Pentru astfel de dimensiuni ale elementului sensibil, dispozitivul este capabil să înregistreze aproximativ 500 de impulsuri/µR, dacă este măsurat cu cobalt - 60. În același timp, eficiența de detecție a particulelor este de până la 80%. Alți indicatori ai acestui dispozitiv sunt următorii: autozgomotul este de 2,2 impulsuri / s, intervalul de detectare a energiei este de la 0,05 la 3 MeV, în timp ce pragul inferior pentru determinarea radiației beta moale este de 0,1 MeV.
Fig.9. Încheiați contorul beta-gamma Beta-5.
Și Desigur, merită menționat Contoare Geiger-Muller capabil să detecteze particule alfa. Dacă înregistrarea radiației beta moale pare a fi o sarcină destul de dificilă, atunci este și mai dificil să detectați o particulă alfa, chiar și cu indicatori de energie ridicată. sarcină dificilă. O astfel de problemă poate fi rezolvată doar printr-o reducere corespunzătoare a grosimii ferestrei de lucru la o grosime care va fi suficientă pentru trecerea unei particule alfa în camera de înregistrare a senzorului, precum și printr-o aproximare aproape completă a intrării. fereastră către sursa de radiație a particulelor alfa. Această distanță ar trebui să fie de 1 mm. Este clar că un astfel de dispozitiv va înregistra automat orice alte tipuri de radiații și, în plus, cu o eficiență suficient de mare. Acest lucru are atât laturi pozitive, cât și negative:
Pozitiv - un astfel de dispozitiv poate fi utilizat pentru cea mai largă gamă de analiză a radiațiilor radioactive
negativ - datorita sensibilitatii crescute va aparea o cantitate semnificativa de zgomot, ceea ce va ingreuna analiza datelor de inregistrare primite.
La În plus, o fereastră de lucru mica prea subțire, deși crește capacitățile contorului, este în detrimentul Putere mecanicăși etanșeitatea camerei de ionizare, mai ales că fereastra în sine are o suprafață destul de mare a suprafeței de lucru. Pentru comparație, în contoarele SBT10 și SI8B, pe care le-am menționat mai sus, cu o suprafață de lucru a ferestrei de aproximativ 30 mp/cm, grosimea stratului de mică este de 13–17 µm, iar cu grosimea necesară pentru a înregistra particulele alfa la 4-5 microni, fereastra de intrare poate fi făcută doar nu mai mult de 0,2 kv / cm, vorbim despre contorul SBT9.
O totuși, grosimea mare a ferestrei de lucru de înregistrare poate fi compensată de apropierea de obiectul radioactiv și invers, cu o grosime relativ mică a ferestrei de mică, devine posibilă înregistrarea unei particule alfa la un distanta mai mare mai mult de 1 -2 mm. Merită să dam un exemplu, cu o grosime a ferestrei de până la 15 microni, apropierea de sursa de radiație alfa ar trebui să fie mai mică de 2 mm, în timp ce sursa de particule alfa este înțeleasă a fi un emițător de plutoniu-239 cu o radiație. energie de 5 MeV. Să continuăm, cu o grosime a ferestrei de intrare de până la 10 µm, este posibil să se înregistreze particulele alfa deja la o distanță de până la 13 mm, dacă o fereastră de mică este realizată cu o grosime de până la 5 µm, atunci radiația alfa va fi înregistrată la o distanță de 24 mm etc. O alta parametru important, care afectează direct capacitatea de a detecta particulele alfa, este lor indicator energetic. Dacă energia particulei alfa este mai mare de 5 MeV, atunci distanța de înregistrare a acesteia pentru grosimea ferestrei de lucru de orice tip va crește în consecință, iar dacă energia este mai mică, atunci distanța trebuie redusă, până la imposibilitatea totală a înregistrării radiațiilor alfa moi.
E încă una punct important, permițând creșterea sensibilității contorului alfa, aceasta este o scădere a capacității de înregistrare a radiațiilor gamma. Pentru a face acest lucru, este suficient să minimizați dimensiuni geometrice catod, iar fotonii gamma vor trece prin camera de înregistrare fără a provoca ionizare. O astfel de măsură face posibilă reducerea influenței razelor gamma asupra ionizării cu mii și chiar de zeci de mii de ori. Nu mai este posibil să se elimine influența radiației beta asupra camerei de înregistrare, dar există o cale destul de simplă de ieșire din această situație. Mai întâi se înregistrează radiațiile alfa și beta de tip total, apoi se instalează un filtru de hârtie groasă și se face o a doua măsurătoare, care va înregistra doar particule beta. Valoarea radiației alfa în acest caz este calculată ca diferență între radiația totală și un indicator separat al calculului radiației beta.
De exemplu , merită să oferim caracteristici tejghea modernă Beta-1, care vă permite să înregistrați radiațiile alfa, beta, gamma. Iată valorile:
- aria zonei de lucru a elementului sensibil este de 7 mp/cm;
- grosimea stratului de mică este de 12 microni (distanța efectivă de detectare a particulelor alfa pentru plutoniu este de 239, aproximativ 9 mm, pentru cobalt - 60, sensibilitatea la radiații este de aproximativ 144 impulsuri / microR);
- eficiența măsurării radiațiilor pentru particulele alfa - 20% (pentru plutoniu - 239), particulele beta - 45% (pentru taliu -204) și cuante gamma - 60% (pentru compoziția stronțiului - 90, ytriu - 90);
- fondul propriu al dozimetrului este de aproximativ 0,6 imp/s;
- Senzorul este proiectat pentru a detecta radiația gamma cu o energie în intervalul de la 0,05 MeV la 3 MeV și particule beta cu o energie mai mare de 0,1 MeV de-a lungul limitei inferioare și particule alfa cu o energie de 5 MeV sau mai mult.
Fig.10. Sfârșitul contorului alfa-beta-gamma Beta-1.
La Desigur, există încă o gamă destul de largă de contoare care sunt concepute pentru o mai îngustă și uz profesional. Astfel de dispozitive au un număr setari avansateși opțiuni (electrice, mecanice, radiometrice, climatice etc.), care includ mulți termeni și caracteristici speciale. Cu toate acestea, nu ne vom concentra asupra lor. Într-adevăr, pentru a înțelege principii de baza actiuni Contoare Geiger-Muller , modelele descrise mai sus sunt suficiente.
LA De asemenea, este important de menționat că există subclase speciale Contoare Geiger , care sunt special concepute pentru a detecta diferite tipuri de alte radiații. De exemplu, pentru a determina cantitatea de radiație ultravioletă, pentru a detecta și determina neutroni lenți care funcționează pe principiul unei descărcări corona și alte opțiuni care nu sunt direct legate de acest subiect nu vor fi luate în considerare.