Na čo sa používa počítadlo Geiger Muller? Geigerov počítač: variácie zariadení a domácnosti

Používaním moderný pult Geiger dokáže merať úroveň žiarenia stavebné materiály, pozemokči byty, ako aj stravu. Demonštruje takmer stopercentnú pravdepodobnosť nabitej častice, pretože na jej upevnenie stačí iba jeden elektrón-iónový pár.

Technológia, na ktorej bol vytvorený moderný dozimeter založené na Geiger-Mullerovom počítadle vám umožňuje získať výsledky s vysokou presnosťou vo veľmi krátkom čase. Meranie netrvá dlhšie ako 60 sekúnd a všetky informácie sa zobrazujú v grafickej a číselnej forme na obrazovke dozimetra.

Nastavenie prístroja

Zariadenie má schopnosť upraviť prahovú hodnotu, pri jej prekročení sa ozve zvukový signál, ktorý vás upozorní na nebezpečenstvo. Vyberte jednu z prednastavených prahových hodnôt v príslušnej časti nastavení. Pípanie sa dá aj vypnúť. Pred meraním sa odporúča prispôsobenie prístroj, vyberte jas displeja, parametre zvukový signál a batérie.

Objednávka merania

Zvoľte režim "Measurement" a zariadenie začne vyhodnocovať rádioaktívne prostredie. Po približne 60 sekundách sa na displeji zobrazí výsledok merania, po ktorom začne ďalší cyklus analýzy. Na získanie presného výsledku sa odporúča vykonať aspoň 5 cyklov merania. Zvýšenie počtu pozorovaní poskytuje spoľahlivejšie hodnoty.

Na meranie žiarenia pozadia predmetov, ako sú stavebné materiály resp produkty na jedenie, musíte zapnúť režim „Measurement“ vo vzdialenosti niekoľkých metrov od objektu, potom priviesť zariadenie k objektu a zmerať pozadie čo najbližšie k nemu. Porovnajte hodnoty prístroja s údajmi získanými vo vzdialenosti niekoľkých metrov od objektu. Rozdiel medzi týmito hodnotami je dodatočné radiačné pozadie skúmaného objektu.

Ak výsledky merania presahujú prirodzenú charakteristiku pozadia oblasti, v ktorej sa nachádzate, znamená to radiačnú kontamináciu skúmaného objektu. Na posúdenie kontaminácie kvapaliny sa odporúča merať nad jej otvoreným povrchom. Aby bolo zariadenie chránené pred vlhkosťou, musí byť zabalené plastový obal, ale nie viac ako jednu vrstvu. Ak dozimeter dlho bola pri teplote pod 0 °C, pred meraním sa musí udržiavať pri izbová teplota do 2 hodín.

Geigerov počítač je hlavným senzorom na meranie žiarenia. Registruje gama, alfa, beta žiarenie a röntgenové lúče. Má najvyššiu citlivosť v porovnaní s inými metódami registrácie žiarenia, napríklad ionizačnými komorami. to hlavný dôvod jeho všadeprítomné rozšírenie. Iné snímače na meranie žiarenia sa používajú veľmi zriedkavo. Takmer všetky dozimetrické kontrolné zariadenia sú založené na Geigerových počítadlách. Vyrábajú sa sériovo a existujú zariadenia rôznych úrovní: od vojenských akceptačných dozimetrov až po čínsky spotrebný tovar. Teraz nie je problém zakúpiť akýkoľvek prístroj na meranie žiarenia.

Až donedávna neexistovala všadeprítomná distribúcia dozimetrických prístrojov. Takže do roku 1986 počas Černobyľská nehoda ukázalo sa, že obyvateľstvo jednoducho nemá žiadne dozimetrické prieskumné prístroje, čo mimochodom ešte viac prehĺbilo následky katastrofy. Zároveň sa napriek rozšíreniu krúžkov rádioamatérstva a technickej tvorivosti Geigerove počítadlá nepredávali v obchodoch, takže výroba domácich dozimetrov bola nemožná.

Princíp činnosti Geigerových počítadiel

Ide o elektrovákuové zariadenie s extrémne jednoduchý princíp práca. Snímač žiarenia je kovová alebo sklenená komora s pokovovaním, naplnená riedeným inertným plynom. Elektróda je umiestnená v strede komory. Vonkajšie steny komory sú napojené na zdroj vysokého napätia (zvyčajne 400 voltov). Vnútorná elektróda - k citlivému zosilňovaču. Ionizujúce žiarenie (žiarenie) je prúd častíc. Doslova prenášajú elektróny z vysokonapäťovej katódy do anódových vlákien. Jednoducho sa na ňom indukuje napätie, ktoré sa už dá merať pripojením na zosilňovač.

Vysoká citlivosť Geigerovho počítača je spôsobená lavínovým efektom. Energia, ktorú zosilňovač registruje na výstupe, nie je energiou zdroja ionizujúce žiarenie. Ide o energiu vysokonapäťového napájacieho zdroja samotného dozimetra. Prenikajúca častica nesie iba elektrón (energetický náboj, ktorý sa mení na prúd zaregistrovaný meračom). Vložené medzi elektródy zmes plynov, pozostávajúce z vzácnych plynov: argón, neón. Je určený na hasenie vysokonapäťových výbojov. Ak k takémuto výboju dôjde, bude to falošne pozitívne počítadlo. Nasledujúci merací obvod ignoruje takéto špičky. Okrem toho musí byť pred nimi chránený aj vysokonapäťový zdroj.

Napájací obvod v Geigerovom počítadle poskytuje výstupný prúd niekoľkých mikroampérov pri výstupnom napätí 400 voltov. Presná hodnota napájacieho napätia je nastavená pre každú značku meradla podľa jeho technickej špecifikácie.

Schopnosti Geigerových počítačov, citlivosť, detekované žiarenie

Pomocou Geigerovho počítača je možné registrovať a merať žiarenie gama a beta s vysokou presnosťou. Bohužiaľ, nie je možné priamo rozpoznať typ žiarenia. To sa robí nepriamo umiestnením bariér medzi senzor a skúmaný objekt alebo oblasť. Gama lúče sú vysoko priepustné a ich pozadie sa nemení. Ak dozimeter zaznamená beta žiarenie, potom inštalácia oddeľovacej bariéry, aj z tenký plech kov takmer úplne zablokuje tok beta častíc.

V minulosti rozšírené súpravy jednotlivých dozimetrov DP-22, DP-24 nepoužívali Geigerove počítadlá. Namiesto toho tam bol použitý snímač ionizačnej komory, takže citlivosť bola veľmi nízka. Moderné dozimetrické prístroje založené na Geigerových počítadlách sú tisíckrát citlivejšie. Môžu byť použité na zaznamenávanie prirodzených zmien v pozadí slnečného žiarenia.

Pozoruhodnou vlastnosťou Geigerovho počítača je jeho citlivosť, ktorá je desiatky a stokrát vyššia ako požadovaná úroveň. Ak je počítadlo zapnuté v úplne chránenej olovenej komore, bude vykazovať obrovské prirodzené radiačné pozadie. Tieto indikácie nie sú chybou v konštrukcii samotného meradla, čo bolo overené mnohými laboratórnymi štúdiami. Takéto údaje sú dôsledkom prirodzeného pozadia kozmického žiarenia. Experiment len ​​ukazuje, aký citlivý je Geigerov počítač.

Najmä na meranie tohto parametra v Technické špecifikácie indikuje sa hodnota "citlivosť mikrosekundového počítadla impulzov" (impulzy za mikrosekundu). Čím viac týchto impulzov - tým väčšia je citlivosť.

Meranie žiarenia Geigerovým počítačom, dozimetrický obvod

Obvod dozimetra je možné rozdeliť na dva funkčné moduly: vysokonapäťový zdroj a merací obvod. Vysokonapäťový zdroj - analógový obvod. Merací modul na digitálnych dozimetroch je vždy digitálny. Ide o počítadlo impulzov, ktoré zobrazuje zodpovedajúcu hodnotu vo forme čísel na stupnici prístroja. Na meranie dávky žiarenia je potrebné počítať pulzy za minútu, 10, 15 sekúnd, prípadne iné hodnoty. Mikrokontrolér prevádza počet impulzov na konkrétnu hodnotu na stupnici dozimetra v štandardných jednotkách žiarenia. Tu sú tie najbežnejšie:

• röntgenové žiarenie (zvyčajne sa používa mikroröntgen);
• Sievert (microsievert - mSv);
• Šedá, šťastná
• hustota toku v mikrowattoch/m2.

Sievert je najčastejšie používaná jednotka na meranie žiarenia. Všetky normy sú v korelácii, nie sú potrebné žiadne dodatočné prepočty. Rem - jednotka na určenie účinku žiarenia na biologické objekty.

Porovnanie plynového výbojového Geigerovho počítača s polovodičovým snímačom žiarenia

Geigerov počítač je zariadenie na vypúšťanie plynu a moderný trend mikroelektronika – všade sa ich zbavujeme. Boli vyvinuté desiatky polovodičových snímačov žiarenia. Úroveň radiačného pozadia, ktorú registrujú, je oveľa vyššia ako u Geigerových počítačov. Citlivosť polovodičového snímača je horšia, no má inú výhodu – účinnosť. Polovodiče nevyžadujú vysokonapäťové napájanie. Sú vhodné pre prenosné dozimetre napájané batériou. Ďalšou výhodou je registrácia alfa častíc. Objem plynu merača je oveľa väčší ako u polovodičového snímača, ale jeho rozmery sú stále prijateľné aj pre prenosné zariadenia.

Meranie alfa, beta a gama žiarenia

Najľahšie sa meria gama žiarenie. to elektromagnetická radiácia, čo je prúd fotónov (svetlo je tiež prúd fotónov). Na rozdiel od svetla má oveľa viac vysoká frekvencia a veľmi krátka vlnová dĺžka. To mu umožňuje preniknúť cez atómy. AT civilná obrana Gama lúče sú prenikajúce žiarenie. Preniká cez steny domov, áut, rôzne štruktúry a zdrží ho len vrstva zeminy alebo betónu o niekoľko metrov. Registrácia gama kvánt sa vykonáva kalibráciou dozimetra podľa prirodzeného gama žiarenia slnka. Zdroje žiarenia nie sú potrebné. S beta a alfa žiarením je to úplne iná záležitosť.

Ak ionizujúce žiarenie α (alfa žiarenie) pochádza z vonkajších objektov, potom je takmer bezpečné a predstavuje prúd jadier atómov hélia. Dosah a priepustnosť týchto častíc je malá - niekoľko mikrometrov (maximálne milimetrov) - v závislosti od priepustnosti média. Vďaka tejto vlastnosti ho Geigerov pult takmer nezaregistruje. Zároveň je dôležitá registrácia alfa žiarenia, pretože tieto častice sú mimoriadne nebezpečné, keď prenikajú do tela vzduchom, jedlom a vodou. Na ich určovanie sa v obmedzenej miere používajú Geigerove počítadlá. Špeciálne polovodičové snímače sú bežnejšie.

Beta žiarenie dokonale zaznamená Geigerov počítač, pretože beta častica je elektrón. V atmosfére môže preletieť stovky metrov, ale je dobre absorbovaný kovové povrchy. V tomto ohľade musí mať Geigerov pult sľudové okienko. Kovová komora je vyrobená s malou hrúbkou steny. Zloženie vnútorného plynu sa volí tak, aby sa zabezpečil malý pokles tlaku. Detektor beta žiarenia je umiestnený na vzdialenej sonde. V každodennom živote takéto dozimetre nie sú veľmi bežné. Väčšinou ide o vojenské produkty.

Osobný dozimeter s Geigerovým počítadlom

Táto trieda prístrojov má na rozdiel od starších modelov s ionizačnými komorami vysokú citlivosť. Spoľahlivé modely ponúkané mnohými domácich výrobcov: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Všetko sú to samostatné zariadenia s výstupom dát na obrazovku v štandardných merných jednotkách. K dispozícii je režim pre zobrazenie akumulovanej dávky žiarenia a okamžitej úrovne pozadia.

Sľubným smerom je dozimeter pre domácnosť – pripojenie k smartfónu. Takéto zariadenia sa vyrábajú zahraničných výrobcov. Disponujú bohatými technickými možnosťami, nechýba funkcia ukladania nameraných hodnôt, výpočtu, prepočítavania a sčítania žiarenia na dni, týždne, mesiace. Zatiaľ sú náklady na tieto zariadenia vzhľadom na nízke objemy výroby dosť vysoké.

Domáce dozimetre, prečo sú potrebné?

Geigerovo počítadlo je špecifický prvok dozimeter, úplne neprístupný vlastná výroba. Okrem toho sa nachádza iba v dozimetroch alebo sa predáva samostatne v rozhlasových predajniach. Ak je tento snímač k dispozícii, všetky ostatné komponenty dozimetra môžu byť zostavené nezávisle od rôznych častí spotrebná elektronika: televízory, základné dosky a ďalšie.Na stránkach a fórach amatérskych rádií je teraz ponúkaných asi tucet dizajnov. Stojí za to ich zbierať, pretože ide o najrozvinutejšie možnosti, ktoré majú podrobných sprievodcov na nastavenie a nastavenie.

Spínací obvod Geigerovho počítadla vždy znamená prítomnosť zdroja vysokého napätia. Typické prevádzkové napätie merača je 400 voltov. Získava sa podľa obvodu blokovacieho generátora, čo je najzložitejší prvok obvodu dozimetra. Výstup počítadla je možné pripojiť k nízkofrekvenčnému zosilňovaču a počítať kliknutia v reproduktore. Takýto dozimeter je zmontovaný v núdzové prípady keď na výrobu prakticky nie je čas. Teoreticky môže byť výstup Geigerovho počítača pripojený k audio vstupu domáceho zariadenia, ako je počítač.

Domáce dozimetre vhodné na presné merania sú všetky zostavené na mikrokontroléroch. Programátorské zručnosti tu nie sú potrebné, pretože program je zaznamenaný hotový z voľného prístupu. Ťažkosti sú typické pre domácu elektronickú výrobu: získavanie vytlačená obvodová doska, spájkovanie rádiových komponentov, výroba karosérií. To všetko je vyriešené v malej dielni. Domáce dozimetre z počítadiel Geiger sa vyrábajú v prípadoch, keď:

• neexistuje spôsob, ako kúpiť hotový dozimeter;
• potrebujete zariadenie so špeciálnymi vlastnosťami;
• je potrebné si preštudovať postup konštrukcie a úpravy dozimetra.

Domáci dozimeter sa kalibruje proti prirodzenému pozadiu pomocou iného dozimetra. Tým sa dokončí stavebný proces.

Ak máte nejaké otázky - nechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme.

V roku 1908 pôsobil nemecký fyzik Hans Geiger chemické laboratóriá vo vlastníctve Ernsta Rutherforda. Na tom istom mieste ich požiadali o testovanie počítadla nabitých častíc, ktorým bola ionizovaná komora. V komore bol elektrický kondenzátor, ktorý bol naplnený plynom pod vysoký tlak. Dokonca aj Pierre Curie používal toto zariadenie v praxi, študoval elektrinu v plynoch. Geigerova myšlienka – detekovať žiarenie iónov – súvisela s ich vplyvom na úroveň ionizácie prchavých plynov.

V roku 1928 nemecký vedec Walter Müller, pracujúci s Geigerom a pod jeho vedením, vytvoril niekoľko čítačov, ktoré registrovali ionizujúce častice. Prístroje boli potrebné na ďalší výskum radiácie. Fyzika, ako veda o experimentoch, by nemohla existovať bez meracích štruktúr. Bolo objavených len niekoľko žiarení: γ, β, α. Geigerovou úlohou bolo merať všetky druhy žiarenia citlivými prístrojmi.

Geiger-Mullerov počítač je jednoduchý a lacný rádioaktívny senzor. Nie je presný prístroj, ktorý zachytáva jednotlivé častice. Táto technika meria celkovú saturáciu ionizujúceho žiarenia. Fyzici ho používajú s inými senzormi na dosiahnutie presných výpočtov pri vykonávaní experimentov.

Trochu o ionizujúcom žiarení

Dalo by sa prejsť rovno k popisu detektora, ale jeho činnosť sa vám bude zdať nepochopiteľná, ak viete málo o ionizujúcom žiarení. Počas žiarenia dochádza k endotermickému účinku na látku. K tomu prispieva energia. Napríklad ultrafialové alebo rádiové vlny do takého žiarenia nepatria, ale tvrdé ultrafialové svetlo áno. Tu je definovaná hranica vplyvu. Druh sa nazýva fotón a samotné fotóny sú γ-kvanta.

Ernst Rutherford rozdelil procesy emisie energie do 3 typov pomocou inštalácie s magnetické pole:

• γ - fotón;
• a je jadro atómu hélia;
• β je vysokoenergetický elektrón.

Môžete sa chrániť pred časticami α papierové plátno. β preniknúť hlbšie. Schopnosť prieniku γ je najvyššia. Neutróny, o ktorých sa vedci dozvedeli neskôr, sú nebezpečné častice. Pôsobia na vzdialenosť niekoľkých desiatok metrov. Keďže majú elektrickú neutralitu, nereagujú s molekulami rôznych látok.

Neutróny však ľahko spadajú do stredu atómu, vyvolávajú jeho deštrukciu, vďaka čomu sa vytvárajú rádioaktívne izotopy. Rozpadajúce sa izotopy vytvárajú ionizujúce žiarenie. Z osoby, zvieraťa, rastliny alebo anorganického predmetu, ktorý dostal žiarenie, žiarenie vyžaruje niekoľko dní.

Zariadenie a princíp činnosti Geigerovho počítača

Zariadenie pozostáva z kovovej alebo sklenenej trubice, do ktorej sa čerpá vzácny plyn (zmes argónu a neónu alebo látky v čistej forme). V trubici nie je vzduch. Plyn sa pridáva pod tlakom a zmiešava sa s alkoholom a halogénom. V celej trubici je natiahnutý drôt. Paralelne s ním je železný valec.

Drôt sa nazýva anóda a trubica sa nazýva katóda. Spolu sú to elektródy. Na elektródy je privedené vysoké napätie, ktoré samo o sebe nespôsobuje výbojové javy. Indikátor zostane v tomto stave, kým sa v jeho plynnom médiu neobjaví ionizačné centrum. Mínus je pripojený k trubici zo zdroja energie a plus je pripojený k drôtu smerovanému cez vysoký odpor. Je to o o neustálom prísune desiatok stoviek voltov.

Keď častica vstúpi do trubice, zrážajú sa s ňou atómy vzácneho plynu. Pri kontakte sa uvoľňuje energia, ktorá oddeľuje elektróny od atómov plynu. Potom sa vytvoria sekundárne elektróny, ktoré sa tiež zrazia a vygenerujú množstvo nových iónov a elektrónov. Elektrické pole ovplyvňuje rýchlosť elektrónov smerom k anóde. Počas tohto procesu vzniká elektrický prúd.

Pri zrážke sa energia častíc stráca, zásoba atómov ionizovaného plynu sa končí. Keď vstupujú nabité častice počítadlo vypúšťania plynu Geiger, odpor trubice klesá, čo okamžite znižuje napätie v strede delenia. Potom odpor opäť stúpa - to znamená obnovenie napätia. Impulz sa stáva negatívnym. Prístroj ukazuje impulzy a môžeme ich spočítať, pričom zároveň odhadneme počet častíc.

Typy Geigerových počítadiel

Podľa dizajnu sa počítadlá Geiger dodávajú v 2 typoch: ploché a klasické.

Klasická

Vyrobené z tenkého vlnitého kovu. V dôsledku zvlnenia rúrka získava tuhosť a odolnosť voči vonkajší vplyvčo zabraňuje jeho deformácii. Konce trubice sú vybavené sklenenými alebo plastovými izolátormi, v ktorých sú uzávery pre výstup do zariadení.

Povrch trubice je lakovaný (okrem zvodov). Klasické počítadlo sa považuje za univerzálny merací detektor pre všetkých známe druhyžiarenia. Najmä pre γ a β.

Plochý

Citlivé merače na fixáciu mäkkého beta žiarenia majú iný dizajn. Vďaka malému počtu beta častíc má ich telo plochý tvar. Je tam okienko zo sľudy, ktoré si mierne zachováva β. Snímač BETA-2 je názov jedného z týchto zariadení. Vlastnosti ostatných plochých metrov závisia od materiálu.

Parametre a prevádzkové režimy Geigerovho počítača

Na výpočet citlivosti počítadla odhadnite pomer počtu mikroröntgenov zo vzorky k počtu signálov z tohto žiarenia. Prístroj nemeria energiu častice, preto neposkytuje absolútne presný odhad. Zariadenia sú kalibrované pomocou vzoriek izotopových zdrojov.

Musíte sa tiež pozrieť na nasledujúce parametre:

Pracovný priestor, priestor so vstupnými oknami

Charakteristika oblasti indikátora, cez ktorú mikročastice prechádzajú, závisí od jej veľkosti. Čím je oblasť širšia, tým viacčastice sa zachytia.

Pracovné napätie

Napätie by malo zodpovedať priemerným charakteristikám. Samotná výkonová charakteristika je plochá časť závislosti počtu pevných impulzov od napätia. Jeho druhý názov je náhorná plošina. V tomto bode dosahuje prevádzka zariadenia špičkovú aktivitu a nazýva sa horná hranica merania. Hodnota - 400 voltov.

Pracovná šírka

Pracovná šírka - rozdiel medzi výstupným napätím do roviny a napätím iskrového výboja. Hodnota je 100 voltov.

Sklon

Hodnota sa meria ako percento počtu impulzov na 1 volt. Ukazuje chybu merania (štatistické) v počte impulzov. Hodnota je 0,15 %.

Teplota

Teplota je dôležitá, pretože merač sa často musí používať v náročných podmienkach. Napríklad v reaktoroch. Počítadlá všeobecného použitia: od -50 do +70 stupňov Celzia.

Pracovný zdroj

Zdroj je charakterizovaný celkový počet všetkých impulzov zaznamenaných pred okamihom, keď sa hodnoty prístroja stanú nesprávnymi. Ak má zariadenie organické látky na samozhášanie, počet impulzov bude jedna miliarda. Zdroj je vhodné počítať len v stave prevádzkového napätia. Keď je zariadenie uložené, prietok sa zastaví.

Čas obnovenia

Toto je čas, ktorý potrebuje zariadenie na vedenie elektriny po reakcii na ionizujúcu časticu. Existuje horná hranica frekvencie impulzov, ktorá obmedzuje interval merania. Hodnota je 10 mikrosekúnd.

V dôsledku doby zotavenia (tiež nazývanej mŕtvy čas) môže zariadenie v rozhodujúcom okamihu zlyhať. Aby sa zabránilo prekročeniu, výrobcovia inštalujú olovené štíty.

Má pult pozadie

Pozadie sa meria v hrubostennej olovenej komore. Zvyčajná hodnota nie je väčšia ako 2 impulzy za minútu.

Kto a kde používa dozimetre žiarenia?

AT priemyselnom meradle Vyrábajú mnoho modifikácií Geiger-Mullerových počítadiel. Ich výroba začala počas sovietskej éry a pokračuje aj teraz, ale už v Ruskej federácii.

Zariadenie sa používa:

• v zariadeniach jadrového priemyslu;
• vo vedeckých ústavoch;
• v medicíne;
• doma.

Po havárii v jadrovej elektrárni v Černobyle si dozimetre kupujú aj bežní občania. Všetky prístroje majú Geigerov počítač. Takéto dozimetre sú vybavené jednou alebo dvoma trubicami.

Je možné vyrobiť Geigerov pult vlastnými rukami?

Urobiť počítadlo sami je ťažké. Potrebujete radiačný senzor a nie každý si ho môže kúpiť. Samotný obvod počítadla je už dávno známy - napríklad v učebniciach fyziky je vytlačený. Reprodukciu zariadenia doma však zvládne iba skutočný „ľavák“.

Talentovaní samoukovia sa naučili vyrábať počítadlo náhrady, ktorá je tiež schopná merať gama a beta žiarenie pomocou fluorescenčná lampa a žiarovky. Používajú tiež transformátory z rozbitého zariadenia, Geigerovu trubicu, časovač, kondenzátor, rôzne dosky, rezistory.

Záver

Pri diagnostike žiarenia je potrebné brať do úvahy vlastné pozadie merača. Ani pri slušnej hrúbke oloveného tienenia sa rýchlosť registrácie neresetuje. Tento jav má vysvetlenie: dôvodom aktivity je kozmické žiarenie prenikajúce cez hrúbky olova. Každú minútu sa nad zemským povrchom preháňajú mióny, ktoré počítadlo zaregistruje so 100% pravdepodobnosťou.

Existuje ďalší zdroj pozadia - žiarenie nahromadené samotným zariadením. Preto je vo vzťahu ku Geigerovmu pultu vhodné hovoriť aj o opotrebovaní. Čím viac žiarenia zariadenie nahromadilo, tým nižšia je spoľahlivosť jeho údajov.

Geigerov počítač- plynový výbojový prístroj na počítanie počtu ionizujúcich častíc, ktoré ním prešli. Je to plynom naplnený kondenzátor, ktorý prerazí, keď sa v objeme plynu objaví ionizujúca častica. Geigerove počítadlá sú pomerne obľúbené detektory (senzory) ionizujúceho žiarenia. Tie, vynájdené na samom začiatku nášho storočia pre potreby rodiacej sa jadrovej fyziky, zatiaľ, napodiv, nemajú žiadnu plnohodnotnú náhradu.

Dizajn počítadla Geiger je pomerne jednoduchý. Plynná zmes pozostávajúca z ľahko ionizovateľného neónu a argónu sa zavádza do uzavretej nádoby s dvoma elektródami. Materiál nádoby môže byť rôzny - sklo, kov atď.

Merače zvyčajne vnímajú žiarenie celým svojim povrchom, ale existujú aj také, ktoré majú na to špeciálne „okno“ vo valci. Široké používanie Geiger-Mullerovho počítadla sa vysvetľuje jeho vysokou citlivosťou, schopnosťou registrovať rôzne žiarenie a porovnateľnou jednoduchosťou a nízkymi nákladmi na inštaláciu.

Schéma zapojenia Geigerovho počítača

Na elektródy je privedené vysoké napätie U (pozri obr.), ktoré samo o sebe nespôsobuje žiadne výbojové javy. Počítadlo zostane v tomto stave, kým sa v jeho plynnom prostredí neobjaví ionizačné centrum - stopa iónov a elektrónov generovaných ionizujúcou časticou, ktorá prišla zvonku. Primárne elektróny, urýchľujúce sa v elektrické pole, ionizujú "popri ceste" ďalšie molekuly plynného média, čím generujú stále viac nových elektrónov a iónov. Tento proces, ktorý sa vyvíja ako lavína, končí vytvorením elektrón-iónového oblaku v priestore medzi elektródami, čo výrazne zvyšuje jeho vodivosť. V plynovom prostredí počítadla dochádza k výboju, ktorý je viditeľný (ak je nádoba priehľadná) aj jednoduchým okom.

Spätný proces - obnovenie plynného média do pôvodného stavu v takzvaných halogénových metroch - nastáva sám. Do hry vstupujú halogény (zvyčajne chlór alebo bróm), ktoré sú v malom množstve obsiahnuté v plynnom prostredí, ktoré prispievajú k intenzívnej rekombinácii nábojov. Ale tento proces je dosť pomalý. Čas potrebný na obnovenie citlivosti Geigerovho počítača na žiarenie a vlastne určuje jeho rýchlosť – „mŕtvy“ čas – je jeho hlavnou pasovou charakteristikou.

Takéto merače sa označujú ako halogénové samozhášacie merače. S veľmi nízkym napájacím napätím, dobré parametre výstupný signál a dostatočne vysoká rýchlosť, ukázali sa byť žiadané ako snímače ionizujúceho žiarenia v zariadeniach na monitorovanie radiácie v domácnostiach.

Geigerove počítadlá dokážu odhaliť najviac odlišné typy ionizujúce žiarenie - a, b, g, ultrafialové, röntgenové, neutrónové. Skutočná spektrálna citlivosť čítača však veľmi závisí od jeho konštrukcie. Vstupné okno čítača citlivého na a- a mäkké b-žiarenie by teda malo byť skôr tenké; Zvyčajne sa na to používa sľuda s hrúbkou 3–10 µm. Balónik počítadla, ktorý reaguje na tvrdé b- a g-žiarenie, má zvyčajne tvar valca s hrúbkou steny 0,05 ... 0,06 mm (slúži aj ako katóda počítadla). Okienko röntgenového počítadla je vyrobené z berýlia a ultrafialové okno je vyrobené z kremenného skla.

Závislosť rýchlosti počítania od napájacieho napätia v Geigerovom počítači

Bór sa zavádza do čítača neutrónov, pri interakcii s ktorým sa tok neutrónov premení na ľahko detekovateľné a-častice. Fotónové žiarenie - ultrafialové, röntgenové, g-žiarenie - Geigerove počítače vnímajú nepriamo - cez fotoelektrický efekt, Comptonov efekt, efekt tvorby párov; v každom prípade sa žiarenie interagujúce s materiálom katódy premení na prúd elektrónov.

Každá častica detekovaná počítadlom vytvorí vo svojom výstupnom obvode krátky impulz. Počet impulzov, ktoré sa objavia za jednotku času - počet impulzov Geigerovho počítača - závisí od úrovne ionizujúceho žiarenia a napätia na jeho elektródach. Štandardný graf rýchlosti počítania oproti napájaciemu napätiu Upit je znázornený na obrázku vyššie. Tu Uns je napätie začiatku počítania; Ung a Uvg sú dolné a horné hranice pracovnej oblasti, takzvané plató, na ktorom je rýchlosť počítania takmer nezávislá od napájacieho napätia elektromera. Prevádzkové napätie Ur sa zvyčajne volí v strede tohto úseku. Zodpovedá Nr, frekvencii počítania v tomto režime.

Závislosť rýchlosti počítania od stupňa radiačnej záťaže počítadla je jeho hlavnou charakteristikou. Graf tejto závislosti je takmer lineárny, a preto sa radiačná citlivosť čítača často zobrazuje v impulzoch / μR (impulzy na mikroröntgen; tento rozmer vyplýva z pomeru frekvencie impulzov / s - k žiareniu úroveň - μR / s).

V prípadoch, keď to nie je indikované, je potrebné určiť radiačnú citlivosť počítadla iným spôsobom, je tiež mimoriadne dôležitý parameter- vlastné zázemie. Toto je názov rýchlosti počítania, ktorej faktorom sú dve zložky: vonkajšia - prirodzené radiačné pozadie a vnútorná - žiarenie rádionuklidov zachytených v samotnom dizajne počítadla, ako aj spontánna elektrónová emisia jeho katódy.

Závislosť rýchlosti počítania od energie gama kvánt ("úder s tuhosťou") v Geigerovom počítači

Ďalšou podstatnou charakteristikou Geigerovho počítača je závislosť jeho radiačnej citlivosti od energie („tvrdosti“) ionizujúcich častíc. Do akej miery je táto závislosť významná, ukazuje graf na obrázku. "Cestovanie s tuhosťou" samozrejme ovplyvní presnosť vykonaných meraní.

To, že Geigerov počítač je lavínové zariadenie, má aj svoje nevýhody - podľa reakcie takéhoto zariadenia nemožno posúdiť hlavnú príčinu jeho vybudenia. Výstupné impulzy generované Geigerovým čítačom pri pôsobení a-častíc, elektrónov, g-kvantov sa nelíšia. Samotné častice, ich energie úplne zmiznú v dvojitých lavínach, ktoré vytvárajú.

V tabuľke sú uvedené informácie o samozhášacích halogénových Geigerových počítadlách domácej produkcie, najvhodnejšie pre domáce prístroje kontrola žiarenia.

• 1 - prevádzkové napätie, V;
• 2 - plató - oblasť nízkej závislosti frekvencie impulzov od napájacieho napätia, V;
• 3 — vlastné pozadie počítadla, imp/s, nič viac;
• 4 - citlivosť počítadla na žiarenie, impulzy / μR (* - pre kobalt-60);
• 5 - amplitúda výstupného impulzu, V, nie menej;
• 6 — rozmery, mm — priemer x dĺžka (dĺžka x šírka x výška);
• 7,1 - tvrdé b - a g - žiarenie;
• 7.2 - rovnaké a mäkké b - žiarenie;
• 7.3 - rovnaké a a - žiarenie;
• 7,4 - g - žiarenie.