Zariadenie, ktoré dokáže určovať, vynašiel v roku 1908 nemecký fyzik Hans Wilhelm Geiger a dnes sa široko používa. Dôvodom je vysoká citlivosť prístroja, jeho schopnosť registrovať rôzne druhy žiarenia. Jednoduchá obsluha a nízke náklady umožňujú kúpiť Geigerov počítač pre každého, kto sa rozhodne nezávisle merať úroveň žiarenia kedykoľvek a kdekoľvek. Čo je toto zariadenie a ako funguje?

Princíp činnosti Geigerovho počítača

Jeho dizajn je celkom jednoduchý. V utesnenej nádobe s dvoma elektródami sa čerpá zmes plynov, pozostávajúci z neónu a argónu, ktorý sa ľahko ionizuje. Je privádzaný k elektródam (rádovo 400V), čo samo o sebe nespôsobuje žiadne výbojové javy až do momentu, kedy sa v plynnom prostredí prístroja spustí proces ionizácie. Vzhľad častíc prichádzajúcich zvonku vedie k tomu, že primárne elektróny, zrýchlené v zodpovedajúcom poli, začnú ionizovať iné molekuly plynného média. V dôsledku toho dochádza pod vplyvom elektrického poľa k lavínovitému vytváraniu nových elektrónov a iónov, ktoré prudko zvyšujú vodivosť elektrón-iónového oblaku. V plynnom prostredí Geigerovho počítača dochádza k výboju. Počet impulzov, ktoré sa vyskytnú počas určitého časového obdobia, je priamo úmerný počtu detekovaných častíc. Takov v vo všeobecnosti princíp činnosti Geigerovho počítača.

Spätný proces, v dôsledku ktorého sa plynné médium vráti do pôvodného stavu, nastáva sám. Vplyvom halogénov (zvyčajne sa používa bróm alebo chlór) dochádza v tomto médiu k intenzívnej rekombinácii nábojov. Tento proces je oveľa pomalší, a preto je čas potrebný na obnovenie citlivosti Geigerovho počítača veľmi dôležitou pasovou charakteristikou zariadenia.

Napriek tomu, že princíp činnosti Geigerovho počítača je pomerne jednoduchý, je schopný reagovať na ionizujúce žiarenie väčšiny rôzne druhy. Ide o α-, β-, γ-, ako aj röntgen, neutrón a Všetko závisí od konštrukcie zariadenia. Vstupné okienko Geigerovho počítača schopného registrovať α- a mäkké β-žiarenie je teda vyrobené zo sľudy s hrúbkou 3 až 10 mikrónov. Na detekciu je vyrobený z berýlia a ultrafialový - z kremeňa.

Kde sa používa Geigerov počítač?

Princíp činnosti Geigerovho počítača je základom fungovania väčšiny moderných dozimetrov. Tieto malé, relatívne lacné zariadenia sú dosť citlivé a dokážu zobraziť výsledky v čitateľných jednotkách. Ich jednoduchosť použitia umožňuje ovládať tieto prístroje aj tým, ktorí majú dozimetriu veľmi vzdialenú.

Dozimetre sú podľa svojich možností a presnosti merania profesionálne a domáce. Pomocou nich je možné včas a efektívne určiť dostupný zdroj ionizovaného žiarenia ako otvorená plocha, ako aj v interiéri.

Tieto zariadenia, ktoré pri svojej práci využívajú princíp činnosti Geigerovho počítača, dokážu včas upozorniť na nebezpečenstvo pomocou vizuálnych aj zvukových alebo vibračných signálov. Takže môžete vždy skontrolovať jedlo, oblečenie, preskúmať nábytok, vybavenie, stavebné materiály atď., či neobsahuje žiarenie škodlivé pre ľudské telo.

Účel počítadiel

Geiger-Mullerov počítač je dvojelektródový prístroj určený na určovanie intenzity ionizujúce žiarenie alebo inými slovami, na počítanie ionizujúcich častíc vznikajúcich pri jadrových reakciách: héliové ióny (- častice), elektróny (- častice), röntgenové kvantá (- častice) a neutróny. Častice sa šíria veľmi vysoká rýchlosť[do 2. 10 7 m/s pre ióny (energia do 10 MeV) a približne rýchlosť svetla pre elektróny (energia 0,2 - 2 MeV)], vďaka čomu prenikajú dovnútra čítača. Úlohou počítadla je vytvoriť krátky (zlomok milisekúnd) napäťový impulz (jednotky - desiatky voltov), ​​keď častica vstúpi do objemu zariadenia.

V porovnaní s inými detektormi (senzormi) ionizujúceho žiarenia (ionizačná komora, proporcionálne počítadlo) má Geiger-Mullerov počítadlo vysokú prahovú citlivosť - umožňuje kontrolovať prirodzené rádioaktívne pozadie zeme (1 častica na cm 2 v 10 - 100 sekúnd). Horná hranica merania je relatívne nízka - do 10 4 častíc na cm 2 za sekundu alebo do 10 Sievert za hodinu (Sv / h). Vlastnosťou počítadla je schopnosť vytvárať rovnaké výstupné napäťové impulzy bez ohľadu na typ častíc, ich energiu a počet ionizácií produkovaných časticou v objeme senzora.

Činnosť Geigerovho počítača je založená na nesamostatnom pulznom výboji plynu medzi kovovými elektródami, ktorý je iniciovaný jedným alebo viacerými elektrónmi, ktoré sa objavia ako výsledok ionizácie plynu -, - alebo -častice. Počítadlá zvyčajne používajú valcovú konštrukciu elektród a priemer vnútorného valca (anódy) je oveľa menší (2 a viac rádov) ako vonkajší (katóda), čo má zásadný význam. Charakteristický priemer anódy je 0,1 mm.

Častice vstupujú do počítadla cez vákuový plášť a katódu vo „valcovej“ verzii konštrukcie (obr. 2, a) alebo cez špeciálne ploché tenké okienko v „koncovej“ verzii prevedenia (obr. 2 ,b). Posledný variant sa používa na detekciu β-častíc, ktoré majú nízku penetračnú schopnosť (napríklad sú zachytené hárkom papiera), ale sú veľmi biologicky nebezpečné, ak sa zdroj častíc dostane do tela. Detektory so sľudovým okienkom sa používajú aj na počítanie porovnateľne nízkoenergetických β-častíc ("mäkké" beta žiarenie).

Ryža. 2. Schematické návrhy cylindrický ( a) a koniec ( b) Geigerove počítadlá. Označenia: 1 - vákuová škrupina (sklo); 2 - anóda; 3 - katóda; 4 - okienko (sľuda, celofán)

Vo valcovej verzii počítadla, ktorá je určená na registráciu vysokoenergetických častíc alebo mäkkých röntgenových lúčov, je použitý tenkostenný vákuový plášť a katóda je vyrobená z tenkej fólie alebo vo forme tenkého kovového filmu (meď, hliník) nanesený na vnútorný povrchškrupiny. V mnohých prevedeniach je prvkom vákuového plášťa tenkostenná kovová katóda (s výstuhami). Tvrdé röntgenové žiarenie (-častice) má vysokú penetračnú silu. Preto ho zaznamenávajú detektory s dostatočne hrubými stenami vákuového plášťa a masívnou katódou. V neutrónových čítačoch je katóda potiahnutá tenkou vrstvou kadmia alebo bóru, v ktorej sa neutrónové žiarenie jadrovými reakciami premieňa na rádioaktívne.

Objem zariadenia je zvyčajne naplnený argónom alebo neónom s malou (do 1%) prímesou argónu pri tlaku blízkom atmosférickému (10 -50 kPa). Na elimináciu nežiaducich javov dohasnutia sa do plynovej náplne pridáva prímes brómových alebo alkoholových pár (do 1 %).

Schopnosť Geigerovho počítača detekovať častice bez ohľadu na ich typ a energiu (vygenerovať jeden napäťový impulz bez ohľadu na počet elektrónov vytvorených časticou) je daná skutočnosťou, že vzhľadom na veľmi malý priemer anódy je takmer všetko napätie aplikované na elektródy je sústredené v úzkej anódovej vrstve. Mimo vrstvy je „oblasť zachytávajúca častice“, v ktorej ionizujú molekuly plynu. Elektróny odtrhnuté časticou z molekúl sú urýchľované smerom k anóde, ale plyn je slabo ionizovaný v dôsledku nízkej intenzity elektrického poľa. Ionizácia prudko narastá po vstupe elektrónov do blízkej anódovej vrstvy s vysokou intenzitou poľa, kde sa vyvíjajú elektrónové lavíny (jedna alebo niekoľko) s veľmi vysokým stupňom znásobenia elektrónov (až 10 7). Výsledný prúd však ešte nedosahuje hodnotu zodpovedajúcu generovaniu signálu snímača.

Ďalšie zvýšenie prúdu na prevádzkovú hodnotu je spôsobené tým, že súčasne s ionizáciou vznikajú v lavínach ultrafialové fotóny s energiou okolo 15 eV, dostatočnou na ionizáciu molekúl nečistôt v plynovej náplni (napr. potenciál molekúl brómu je 12,8 V). Elektróny, ktoré sa objavili v dôsledku fotoionizácie molekúl mimo vrstvy, sú urýchľované smerom k anóde, ale lavíny sa tu nevyvíjajú kvôli nízkej intenzite poľa a proces má malý vplyv na vývoj výboja. Vo vrstve je situácia iná: výsledné fotoelektróny v dôsledku vysokej intenzity iniciujú intenzívne lavíny, v ktorých vznikajú nové fotóny. Ich počet presahuje počiatočný a proces vo vrstve podľa schémy "fotóny - elektrónové lavíny - fotóny" sa rýchlo (niekoľko mikrosekúnd) zvyšuje (vstupuje do "spúšťacieho režimu"). V tomto prípade sa výboj z miesta prvých lavín iniciovaný časticou šíri pozdĺž anódy („priečne zapálenie“), anódový prúd sa prudko zvyšuje a vytvára sa nábežná hrana signálu snímača.

Zostupná hrana signálu (pokles prúdu) je spôsobená dvoma dôvodmi: poklesom anódového potenciálu v dôsledku poklesu napätia z prúdu cez rezistor (na prednej hrane je potenciál udržiavaný medzielektródovou kapacitou) a zníženie intenzity elektrického poľa vo vrstve pôsobením priestorového náboja iónov po odchode elektrónov do anódy (náboj zvyšuje potenciál bodov, v dôsledku čoho klesá pokles napätia na vrstve a na ploche zachytávania častíc sa zvyšuje). Obidva dôvody znižujú intenzitu vývoja lavíny a doznieva proces podľa schémy "lavína - fotóny - lavíny" a klesá prúd cez senzor. Po skončení prúdového impulzu sa anódový potenciál zvýši na počiatočnú úroveň (s určitým oneskorením v dôsledku náboja medzielektródovej kapacity cez anódový odpor), rozloženie potenciálu v medzere medzi elektródami sa vráti do pôvodnej podoby ako výsledkom úniku iónov na katódu a počítadlo obnoví schopnosť registrovať príchod nových častíc.

Vyrábajú sa desiatky typov detektorov ionizujúceho žiarenia. Na ich označenie sa používa niekoľko systémov. Napríklad STS-2, STS-4 - čelné samozhášacie počítadlá, alebo MS-4 - počítadlo s medenou katódou (V - s volfrámom, G - s grafitom), alebo SAT-7 - čelné počítadlo častíc, SBM -10 - počítadlo - kovové častice, SNM-42 - počítadlo kovových neutrónov, CPM-1 - počítadlo RTG žiarenia atď.

1.4 Geigerov-Mullerov počítač

AT proporcionálne počítadlo sa výboj plynu vyvíja len v časti objemu plynu. Najprv sa v ňom vytvorí primárna ionizácia a potom lavína elektrónov. Zvyšok objemu nie je pokrytý výbojom plynu. Keď sa napätie zvyšuje, kritická oblasť sa rozširuje. Zvyšuje koncentráciu excitovaných molekúl, a tým aj počet emitovaných fotónov. Pod vplyvom fotónov z katódy unikajú molekuly plynu

stále viac a viac fotoelektrónov. Tie zase spôsobujú vznik nových lavín elektrónov v objeme čítača, ktorý nie je obsadený výbojom plynu z primárnej ionizácie. Zvýšenie napätia U teda vedie k šíreniu výboja plynu cez objem počítadla. Pri nejakom napätí U p. Nazývaný prah, výboj plynu pokrýva celý objem počítadla. Pri napätí Up začína oblasť Geiger-Muller.

Geigerov počítač (alebo Geiger-Mullerov počítadlo) je plynom naplnené počítadlo nabitých elementárnych častíc, elektrický signál z ktorého je posilnená v dôsledku sekundárnej ionizácie objemu plynu počítadla a nezávisí od energie, ktorú častica zanechá v tomto objeme. Vynájdený v roku 1908 H. Geigerom a E. Rutherfordom, neskôr vylepšený Geigerom a W. Mullerom. Počítadlá Geiger-Muller - najbežnejšie detektory (snímače) ionizujúceho žiarenia.

Geiger - Mullerovo počítadlo - plynové výbojové zariadenie na detekciu a štúdium rôznych druhov rádioaktívneho a iného ionizujúceho žiarenia: α- a β-častíc, γ-kvantá, svetelné a röntgenové kvantá, vysokoenergetické častice v kozmickom žiarení a na urýchľovačoch. Gama kvantá sú registrované Geiger-Mullerovým počítačom sekundárnymi ionizujúcimi časticami - fotoelektróny, Comptonove elektróny, elektrón-pozitrónové páry; neutróny sú registrované spätnými jadrami a produktmi jadrových reakcií vznikajúcich v plyne počítadla. Merač pracuje pri napätiach zodpovedajúcich samoudržiavaniu

korónový výboj (sekcia V, obr. 21).

Ryža. 21. Schéma zapnutia Geigerovho počítača

Rozdiel potenciálov (V) medzi stenami a centrálnou elektródou sa aplikuje cez odpor R posunutý kondenzátorom

C1.

Toto počítadlo má takmer 100% pravdepodobnosť detekcie nabitej častice, pretože pre

Na to, aby došlo k výboju, stačí jeden elektrón-iónový pár.

Konštrukčne je Geigerov počítadlo tiež usporiadané ako pomerové počítadlo, t.j. je kondenzátor (zvyčajne valcový) s veľmi nerovnomerným elektrickým poľom. Pozitívny potenciál (anóda) sa aplikuje na vnútornú elektródu (tenký kovový závit) a negatívny potenciál (katóda) na vonkajšiu. Elektródy sú uzavreté v hermeticky uzavretej nádrži naplnenej trochou plynu až do tlaku 13-26 kN/m2 (100-200 mm pm.st.). Na elektródy počítadla sa aplikuje napätie niekoľkých sotv. Znamienko + sa aplikuje na závit cez odpor R.

Funkčne Geigerov počítač tiež opakuje proporcionálny počítač, ale líši sa od neho tým, že vzhľadom na vyšší potenciálový rozdiel na elektródach pracuje v takom režime, kedy stačí, aby sa v objeme detektora objavil jeden elektrón. vyvinúť silný lavínovitý proces vďaka sekundárnej ionizácii (zosilnenie plynu), ktorý je schopný ionizovať celú oblasť v blízkosti anódového vlákna. V tomto prípade prúdový impulz dosiahne hraničnú hodnotu (saturuje) a nezávisí od primárnej ionizácie. Tento proces, ktorý sa vyvíja ako lavína, končí vytvorením elektrón-iónového oblaku v medzielektródovom priestore, čo prudko zvyšuje jeho vodivosť. V podstate, keď častica vstúpi do Geigerovho počítača, vzplanie (vznieti) sa v nej nezávislý výboj plynu, ktorý je viditeľný (ak je nádoba priehľadná) aj s jednoduchým plynom. V tomto prípade môže faktor zosilnenia plynu dosiahnuť 1010 a veľkosť impulzu môže dosiahnuť desiatky voltov.

Dojde k záblesku korónového výboja a meračom preteká prúd.

Rozloženie elektrického poľa v počítadle je také, že výboj vzniká len v blízkosti anódy počítadla vo vzdialenosti niekoľkých priemerov vlákna. Elektróny sa rýchlo hromadia na vlákne (nie viac ako 10-6 sekúnd), okolo ktorého sa vytvára "plášť" kladných iónov. Kladný priestorový náboj zvyšuje efektívny priemer anódy a tým znižuje intenzitu poľa, takže výboj je prerušený. Keď sa vrstva kladných iónov vzďaľuje od vlákna, jeho tieniaci účinok sa oslabuje a intenzita poľa v blízkosti anódy sa stáva dostatočnou na vytvorenie nového výboja. Pozitívne ióny, ktoré sa približujú ku katóde, vyraďujú z nej elektróny, čo vedie k vytvoreniu neutrálnych atómov inertného plynu v excitovanom stave. Vzrušené atómy pri

dostatočne priblížením ku katóde sa z jej povrchu vyrazia elektróny, ktoré sa stanú zakladateľmi nových lavín. Bez vonkajší vplyv takéto počítadlo by bolo v dlhom prerušovanom výboji.

Pri dostatočne veľkom R (108 -1010 ohmov) sa teda na závite hromadí záporný náboj

a potenciálny rozdiel medzi vláknom a katódou rýchlo klesá, čo spôsobuje ukončenie výboja. Potom sa citlivosť počítadla obnoví 10-1 -10-3 sek (doba vybíjania kapacity C cez odpor R). Práve tento čas je potrebný na to, aby sa pomalé kladné ióny, ktoré vyplnili priestor v blízkosti anódového vlákna po prechode častice a prechode elektrónovej lavíny, dostali ku katóde.

a obnovila citlivosť detektora. Takáto dlhá mŕtva doba je pre mnohé aplikácie nepohodlná.

Pre praktické využitie používajú sa nesamozhášacie Geigerove počítadlá rôznymi spôsobmi ukončenie vybíjania:

a) Použitie elektronických obvodov na hasenie výboja v plyne. Na to prispôsobený elektronický obvod vydá v správnom čase „signál počítadla“, ktorý zastaví nezávislý výboj a počítadlo na chvíľu „podrží“, kým sa vzniknuté nabité častice úplne nezneutralizujú. Charakteristiky takéhoto počítadla s obvodom na potlačenie výboja sú blízke charakteristikám samozhášacích počítadiel a niekedy ich presahujú.

b) Kalenie výberom hodnôt odporu záťaže a ekvivalentnej kapacity, ako aj napätia na merači.

AT V závislosti od mechanizmu zhášania výboja sa rozlišujú dve skupiny počítadiel: nesamozhášacie a samozhášacie. V nesamozhášacích meračoch je „mŕtvy“ čas príliš dlhý(10-2 s), pre neho

platia zníženia elektronické obvody zhášanie výboja, ktoré skracujú čas rozlíšenia na čas zberu kladných iónov na katóde (10-4 sek.).

Teraz sú nesamozhášacie počítadlá, v ktorých sú výboje zhášané odporom R, nahradené samozhášacími počítadlami, ktoré sú tiež stabilnejšie. V nich vďaka špeciálnej plynovej náplni (inertný plyn s prímesou zložitých molekúl, ako sú alkoholové výpary, a malý

prímes halogénov - chlór, bróm, jód) sa výboj sám láme už pri malých odporoch R. Mŕtvy čas počítadla samozhášania ~10-4 sek.

AT 1937 Trost upozornil na skutočnosť, že ak je pult naplnený argónom,

pridajte malé množstvo (niekoľko percent) pary etylalkohol(C2 H5 OH), potom výboj spôsobený v čítači ionizujúcou časticou sám zhasne. Následne sa ukázalo, že k samovoľnému zhasnutiu výboja v počítadle dochádza aj pri pridávaní ďalších pár do argónu. Organické zlúčeniny s komplexnými polyatómovými zlúčeninami. Tieto látky sa zvyčajne nazývajú zhášacie a počítadlá Geiger-Muller, v ktorých sa tieto látky používajú, sa nazývajú počítadlá samozhášacieho typu. Samozhášací merač je naplnený zmesou dvoch (alebo viacerých) plynov. Jeden plyn, hlavný, je v zmesi asi 90 %, druhý, zhášací plyn, je asi 10 %. Zložky pracovnej zmesi musia spĺňať povinná podmienka, ktorý spočíva v tom, že ionizačný potenciál zhášacieho plynu musí byť nižší ako prvý budiaci potenciál hlavného plynu.

Komentujte. Xenónové drôtové detektory sa často používajú na detekciu röntgenových lúčov. Príkladom je prvý domáci skenovací digitálny lekársky fluorograf MTsRU SIBIR. Ďalšou aplikáciou röntgenových počítačov je röntgenový fluorescenčný vlnovo-disperzný spektrometer (napríklad Venus 200), určený na stanovenie rôzne prvky v látkach a materiáloch. V závislosti od určovaného prvku možno použiť tieto detektory: - prietokový proporcionálny detektor s okienkami s hrúbkou 1, 2, 6 mikrónov, bezprietokový neónový detektor s okienkami s hrúbkou 25 a 50 mikrónov, - neprietokový kryptónový detektor s okienko hrúbky 100 mikrónov, - xenónový detektor s okienkom 200 mikrónov a scintilačný detektor s okienkom 300 mikrónov.

Samozhášacie merače umožňujú veľká rýchlosťúčty bez špeciálnych elektronických obvodov

uhasenie výboja, tak našli široké uplatnenie. Samozhášacie počítadlá s organickými zhášacími nečistotami majú obmedzenú životnosť (108 -1010 impulzov). Pri použití niektorého z halogénov ako zhášacej nečistoty (najčastejšie sa používa menej aktívny Br2) sa životnosť stáva prakticky neobmedzenou, pretože po disociácii na atómy (pri procese vybíjania) sa opäť tvoria dvojatómové molekuly halogénu. Medzi nevýhody halogénových počítadiel patrí zložitosť technológie ich výroby v dôsledku chemickej aktivity halogénov a dlhá doba nábehu nábežnej hrany impulzov v dôsledku prichytenia primárnych elektrónov na molekulu halogénu. "Ťahanie" nábežnej hrany impulzu v halogénových počítadlách ich robí nepoužiteľnými v koincidenčných obvodoch.

Hlavné charakteristiky počítadla sú: počítacia charakteristika - závislosť rýchlosti čítania od veľkosti prevádzkového napätia; účinnosť počítadla - vyjadrená ako percento pomeru počtu spočítaných častíc k počtu všetkých častíc spadajúcich do pracovného objemu počítadla; čas riešenia -

minimálny časový interval medzi impulzmi, pri ktorých sa samostatne zaznamenávajú, a životnosť počítadiel.

Ryža. 22. Schéma výskytu mŕtveho času v počítadle Geiger-Muller.(Tvar impulzu počas výboja v Geiger-Mullerovom počítači).

Čas potrebný na obnovenie citlivosti Geigerovho počítača na žiarenie a vlastne určuje jeho rýchlosť – „mŕtvy“ čas – je jeho dôležitou pasovou charakteristikou.

Ak výboj spôsobený jadrovou časticou začne v Geiger-Mullerovom počítači v čase t 0, potom napätie na počítači prudko klesne. Počítadlo pre určitý čas, ktorý sa nazýva mŕtvy čas τ m , nie je schopné regulovať ostatné častice. Od okamihu t 1, t.j. po uplynutí mŕtveho času môže glukomer opäť samovybíjať. Na začiatku je však amplitúda impulzu stále malá. Až potom, čo sa vesmírny náboj dostane na povrch katódy, v čítači sa vytvoria impulzy normálnej amplitúdy. Časový interval τ s medzi okamihom t 0, kedy došlo k nezávislému výboju v elektromere a okamihom obnovenia prevádzkového napätia t 3, sa nazýva čas zotavenia. Aby záznamové zariadenie mohlo impulz počítať, je potrebné, aby jeho amplitúda prekročila určitú hodnotu U p. Časový interval medzi okamihom výskytu nezávislého výboja t 0 a okamihom vytvorenia impulzu amplitúdy Up t 2 sa nazýva doba rozlíšenia τ p Geiger-Mullerovho počítača. Čas rozlíšenia τ p je o niečo väčší ako mŕtvy čas.

Ak každú sekundu vstúpi do počítadla veľký počet častíc (niekoľko tisíc alebo viac), potom bude doba rozlíšenia τ p porovnateľná s priemerným časovým intervalom medzi impulzmi, takže sa nezapočítava významný počet impulzov. Nech m je pozorovaný počet impulzov počítadla. Potom zlomok času, počas ktorého je počítacia jednotka necitlivá, je m τ . Preto sa počet stratených impulzov za jednotku času rovná nm τp, kde n je frekvencia impulzov, ktorá by bola pozorovaná, ak by doba rozlíšenia mala zanedbateľnú hodnotu. Preto

Korekcia počtu impulzov, ktorá je daná touto rovnicou, sa nazýva korekcia mŕtveho času usadzovania.

Halogénové samozhášacie merače sa vyznačujú najnižším napájacím napätím, výbornými parametrami výstupného signálu a dostatočne vysokou rýchlosťou, osvedčili sa najmä pre použitie ako snímače ionizujúceho žiarenia v zariadeniach na monitorovanie radiácie v domácnostiach.

Každá častica detekovaná počítadlom spôsobí, že sa v jeho výstupnom obvode objaví krátky impulz. Počet impulzov, ktoré sa vyskytnú za jednotku času - počet impulzov Geigerovho počítača - závisí od úrovne ionizujúceho žiarenia a napätia na jeho elektródach. Typický graf rýchlosti počítania oproti napájaciemu napätiu V je znázornený na obr. 23. V zazh je napätie začiatku počítania, V1 a V2 sú dolné a horné hranice pracovnej oblasti, takzvané plató, na ktorom je rýchlosť počítania takmer nezávislá od napájacieho napätia počítadlo. Prevádzkové napätie V slave sa zvyčajne volí v strede tejto sekcie. Zodpovedá N p - frekvencii čítania v tomto režime.

Ryža. 23. Závislosť rýchlosti počítania od napájacieho napätia v Geigerovom počítadle (Počítacia charakteristika)

Závislosť rýchlosti počítania od úrovne radiačnej záťaže počítadla je jeho najdôležitejšou charakteristikou. Graf tejto závislosti je takmer lineárny a preto sa radiačná citlivosť čítača často vyjadruje v impulzoch / μR (impulzy na mikroröntgen; tento rozmer vyplýva z pomeru frekvencie impulzov / s - k úrovni žiarenia - μR / s). AT

v prípadoch, keď to nie je indikované (žiaľ, nie je to zriedkavé), posúdiť citlivosť na žiarenie

počítadlo účtovalo inak jeho tiež veľmi dôležitý parameter- vlastné zázemie. Toto je názov rýchlosti počítania, ktorej príčinou sú dve zložky: vonkajšia - prirodzené radiačné pozadie a vnútorná - žiarenie rádionuklidov zachytených v samotnom dizajne počítadla, ako aj spontánna elektrónová emisia jeho katódy. („pozadie“ v dozimetrii má takmer rovnaký význam ako „šum“ v rádiovej elektronike; v oboch prípadoch rozprávame sa o zásadne neodstrániteľných účinkoch na zariadenie.)

Ešte jeden dôležitá charakteristika Geigerov počítač je závislosť jeho radiačnej citlivosti od energie ("tvrdosti") ionizujúcich častíc. V odbornom žargóne sa graf tejto závislosti nazýva „mŕtvica s rigiditou“. Do akej miery je táto závislosť dôležitá, ukazuje graf na obrázku. "Cestovanie s tuhosťou" samozrejme ovplyvní presnosť vykonaných meraní.

Geigerov počítač je vo svojej podstate veľmi jednoduchý. Plynná zmes pozostávajúca hlavne z ľahko ionizovateľného neónu a argónu sa zaviedla do dobre evakuovanej utesnenej nádoby s dvoma elektródami. Balón môže byť sklenený, kovový a pod. Bežne merače vnímajú žiarenie celou svojou plochou, ale sú aj také, ktoré majú na to špeciálne „okienko“ v balóne.

Geigerove počítadlá sú schopné reagovať na väčšinu odlišné typy ionizujúce žiarenie - α, β, γ, ultrafialové, röntgenové, neutrónové. Ale skutočná spektrálna citlivosť počítadla závisí vo veľkej miere od jeho konštrukcie. Vstupné okno čítača citlivého na α- a mäkké β-žiarenie teda musí byť veľmi tenké; na to sa zvyčajne používa sľuda s hrúbkou 3 ... 10 mikrónov. Balónik počítadla, ktorý reaguje na tvrdé β - a γ - žiarenie, má zvyčajne tvar valca s hrúbkou steny 0,05 .... 0,06 mm (slúži aj ako katóda počítadla). Okienko röntgenového počítača je vyrobené z berýlia a okienko ultrafialového počítača je vyrobené z kremenného skla.

Ryža. 24. Závislosť rýchlosti počítania od energie gama kvánt („pohyb s tuhosťou“) v Geigerovom počítači Obr.

Bór sa zavádza do čítača neutrónov, po interakcii s ktorým sa tok neutrónov premení na ľahko detekovateľné α-častice. Fotónové žiarenie - ultrafialové, röntgenové, γ - 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.

Ryža. 25. Rádiometrická inštalácia založená na Geiger-Mullerovom počítači.

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 pôsobením α-častíc, elektrónov, γ-kvant (v čítači, ktorý reaguje na všetky tieto druhy žiarenia) sa nijako nelíšia. sami

častice, ich energie úplne miznú v dvojitých lavínach, ktoré vytvárajú.

Kvalita Geiger-Mullerovho počítača sa zvyčajne posudzuje podľa formy jeho počítacej charakteristiky. Pre "dobré" počítadlá je dĺžka počítacej časti 100-300 V so sklonom plošiny maximálne 3 - 5% na 100 V. Pracovné napätie počítadla V slave sa zvyčajne volí v strede jeho počítania. oblasť.

Keďže počet častíc na plató sa mení úmerne k intenzite ožiarenia jadrovými časticami, Geiger-Mullerove počítače sa úspešne používajú na relatívne merania aktivity rádioaktívnych zdrojov. Absolútne mieryťažké z dôvodu účtovníctva Vysoké číslo dodatočné zmeny a doplnenia. Pri práci so zdrojmi nízkej intenzity treba brať do úvahy pozadie počítadla v dôsledku kozmického žiarenia, rádioaktivity životné prostredie a rádioaktívna kontaminácia materiálu pultu. Spočiatku sa ako plniace plyny v pulte najčastejšie používali vzácne plyny, najmä argón a neón. Väčšina meračov má tlak v rozsahu 7 až 20 cm Hg, aj keď niekedy pracujú pri vysokých tlakoch, až 1 atm. V počítadlách tohto typu je potrebné použiť špeciálne elektronické obvody na uhasenie výboja plynu, ktorý vznikol pri vstupe ionizujúceho žiarenia do počítadla. Preto sa takéto počítadlá nazývajú Geiger-Mullerove počítadlá bez samozhášacieho typu. Majú veľmi slabé rozlíšenie. Zlepšenie použitia obvodov na nútené zhášanie výboja

rozlíšenie značne komplikuje experimentálne nastavenie, najmä ak sa súčasne používa veľký počet čítačov.

Typický sklenený Geiger-Mullerov počítač je znázornený na obr. 25.

Ryža. 25. Sklenený Geiger-Mullerov počítadlo: 1 -

geometricky utesnená sklenená trubica; 2 - katóda ( tenká vrstva meď na rúrke z nehrdzavejúcej ocele); 3 - výstup katódy; 4 - anóda (tenká natiahnutá niť).

V tabuľke. 1 uvádza informácie o samozhášacích halogénových Geigerových počítadlách

Ruskej výroby, najvhodnejšie pre domáce prístroje kontrola žiarenia.

Označenia: 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, pulz / 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 β - a γ - žiarenie; 7.2 - rovnaké a mäkké β - žiarenie; 7.3 - rovnaké a α - žiarenie; 7,4 -γ - žiarenie.

Obr.26. Hodinky so zabudovaným Geiger-Mullerovým počítadlom.

Geiger-Mullerov počítač typ STS-6 počíta častice β a γ a patrí medzi samozhášacie počítadlá. Je to valec z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou steny 50 mg/(cm2) s výstuhami pre pevnosť. Počítadlo je naplnené zmesou pár neónu a brómu. Bróm uhasí výtok.

Konštrukcia počítadiel je veľmi rôznorodá a závisí od typu žiarenia a jeho energie, ako aj od techniky merania).

Rádiometrické nastavenie založené na Geiger-Mullerovom počítači je znázornené na obr. 27. Napätie je privádzané do merača z vysokonapäťového zdroja. Impulzy z počítadla sú privádzané do bloku zosilňovača, kde sú zosilnené a potom registrované počítacím zariadením.

Geiger-Mullerove počítadlá sa používajú na registráciu všetkých druhov žiarenia. Môžu byť použité pre absolútne aj relatívne merania rádioaktívnych emisií.

Ryža. 27. Návrh Geiger-Mullerových počítadiel: a - valcový; b

– vnútorná výplň; g - tečúce pre kvapaliny. 1 – anóda (zberná elektróda); 2 - katóda; 3 - sklenená fľaša; 4 - elektródové vedenia; 5 - sklenená trubica; 6 - izolátor; 7 - sľudové okienko; 8 - ventil prívodu plynu.

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 nedisponuje žiadnymi dozimetrickými prieskumnými prístrojmi, 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 ionizujúceho žiarenia. Ide o energiu vysokonapäťového napájacieho zdroja samotného dozimetra. Prenikajúca častica nesie iba elektrón (energetický náboj, ktorý sa mení na prúd zaregistrovaný meračom). Medzi elektródy bola zavedená zmes plynov pozostávajúca 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 jej 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 individuálnych dozimetrov DP-22, DP-24 Geigerove počítadlá nepoužívali. 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 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:

• röntgen (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, no 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 predmetov, 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 údajov 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 amatérskych rádiových stránkach a fórach 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 pre presné merania, všetko zostavené na mikrokontroléroch. Programovacie zručnosti tu nie sú potrebné, pretože program je zaznamenaný hotový z voľného prístupu. Ťažkosti sú typické pre domácu elektronickú výrobu: získanie dosky plošných spojov, spájkovanie rádiových komponentov, výroba puzdra. 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.

Podomácky vyrobený 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.

Geigerov-Mullerov počítač s výbojom (G-M). 1 je sklenený valec (valec) naplnený inertným plynom (s

halogénové nečistoty) pri tlaku mierne nižšom ako atmosférický. Tenký kovový valec vo vnútri balóna slúži ako K katóda; anóda A je tenký vodič prechádzajúci stredom valca. Medzi anódou a katódou je privedené napätie U AT =200-1000 V. Anóda a katóda sú pripojené k elektronickému obvodu rádiometrického zariadenia.

Obr.1 Cylindrický Geiger-Mullerov počítač.

1 – anódové vlákno 2 – rúrková katóda

U v - zdroj vysokého napätia

R n - odolnosť voči zaťaženiu

OD V – separačná akumulačná nádrž

R - počítacie zariadenie s indikáciou

ξ je zdrojom žiarenia.

Pomocou počítadla G-M je možné registrovať všetky častice žiarenia (okrem ľahko absorbovateľných α-častíc); aby β-častice neboli absorbované protipuzdrom, má štrbiny pokryté tenkým filmom.

Vysvetlíme vlastnosti činnosti počítadla G-M.

β-častice priamo interagujú s molekulami plynu počítadla, zatiaľ čo neutróny a γ-fotóny (nenabité častice) interagujú slabo s molekulami plynu. V tomto prípade je mechanizmus tvorby iónov odlišný.

vykonáme dozimetrické meranie prostredia v blízkosti bodov K a A, získané údaje zapíšeme do tabuľky. jeden.

Na vykonanie merania potrebujete:

1. Pripojte dozimeter k zdroju napájania (9V).

2. Na zadnej strane dozimetra zatvorte okienko detektora clonou (tienidlom).

3. Nastavte prepínačMODE(režim) do polohy γ ("P").

4. Nastavte prepínačROZSAH(rozsah) do polohyX1 (P n \u003d 0,1-50 μSv / h).

5. Nastavte hlavný vypínač dozimetra do polohyON(Zapnuté).

6. Ak je v polohe x1 a zvukový signál a číselné riadky displeja sú úplne vyplnené, potom musíte prejsť na rozsah x10 (str n \u003d 50-500 μSv / h).

7. Po dokončení sčítania impulzov sa na displeji dozimetra zobrazí ekvivalentná dávka k výkonuP Hγ uSv/h; po 4-5 sekundách. dôjde k resetovaniu.

8. Dozimeter je opäť pripravený na meranie radiácie. Automaticky sa spustí nový merací cyklus.

Stôl 1.

Výsledná hodnota v pracovnom priestore (AB) je určená vzorcom

=
, µSv/h (6)

- údaje dozimetra udávajú hodnoty radiačného pozadia v bode;

Množstvo žiarenia v každom bode merania sa riadi zákonmi kolísania. Preto, aby sa získala najpravdepodobnejšia hodnota nameranej hodnoty, je potrebné vykonať sériu meraní;

- v prípade dozimetrie β-žiarenia sa merania musia vykonať blízko povrchu skúmaných telies.

4. Vykonávanie meraní. P.1. Stanovenie ekvivalentného dávkového príkonu žiarenia prirodzeného pozadia.

Na určenie γ-pozadia prostredia vyberieme (vzhľadom k akýmkoľvek objektom (telesám)) dva body A, K, ktoré sa nachádzajú vo vzdialenosti ~1 meter od seba, a bez toho, aby sme sa dotkli telies,

Neutróny pri interakcii s katódovými atómami vytvárajú nabité mikročastice (fragmenty jadier). Gama žiarenie

interaguje hlavne s látkou (atómami) katódy a vytvára fotónové žiarenie, ktoré ďalej ionizuje molekuly plynu.

Akonáhle sa v objeme počítadla objavia ióny, začne pohyb nábojov pôsobením elektrického poľa anóda-katóda.

V blízkosti anódy sa čiary intenzity elektrického poľa prudko zhrubnú (v dôsledku malého priemeru vlákna anódy), intenzita poľa sa prudko zvýši. Elektróny, ktoré sa približujú k vláknu, dostávajú veľké zrýchlenie nárazová ionizácia molekúl neutrálneho plynu pozdĺž vlákna sa šíri nezávislý korónový výboj.

V dôsledku energie tohto výboja sa energia počiatočnej hybnosti častíc prudko zvyšuje (až do 10 8 raz). Keď sa korónový výboj šíri, časť nábojov pomaly vytečie cez veľký odpor R n ~10 6 Ohm (obr. 1). V obvode detektora odporuR n budú prúdové impulzy úmerné počiatočnému toku častíc. Výsledný prúdový impulz sa prenesie do akumulačnej kapacity C V (C~10 3 pikofarad), ďalej zosilnený a zaznamenaný pomocou schémy konverzie R.

Mať veľký odporR n v obvode detektora vedie k tomu, že sa na anóde budú hromadiť záporné náboje. Sila elektrického poľa anódy sa zníži a v určitom bode sa preruší nárazová ionizácia, výboj vyhasne.

Dôležitú úlohu pri potláčaní vznikajúceho výboja plynu zohrávajú halogény prítomné v plyne počítadla. Ionizačný potenciál halogénov je nižší ako u inertných plynov, preto atómy halogénov aktívnejšie „absorbujú“ fotóny, ktoré spôsobujú nezávislý výboj, pričom túto energiu premieňajú na disipačnú energiu, čím sa nezávislý výboj zháša.

Po prerušení nárazovej ionizácie (a korónového výboja) začína proces obnovy plynu do počiatočného (pracovného) stavu. Počas tejto doby počítadlo nefunguje, t.j. neregistruje lietajúce častice. Tento interval

čas sa nazýva "mŕtvy čas" (čas obnovy). Pre počítadlo G-Mmŕtvy čas = Δt~10 -4 sekúnd.

Počítadlo G-M reaguje na zásah každej nabitej častice bez toho, aby ich rozlišoval podľa energie, ale ak výkon klesne

žiarenie sa nemení, potom je počet impulzov úmerný výkonu žiarenia a počítadlo môže byť kalibrované v jednotkách dávok žiarenia.

Kvalita plynového samozhášacieho detektora je určená závislosťou priemernej frekvencie impulzovNza jednotku času od napätiaU na jeho elektródach pri konštantnej intenzite žiarenia. Táto funkčná závislosť sa nazýva počítacia charakteristika detektora (obr. 2).

Ako je znázornené na obrázku 2, keďU < U 1 aplikované napätie je nedostatočné na vznik výboja plynu, keď do detektora vstúpi nabitá častica alebo gama žiarenie. Počnúc napätím U AT > U 2 v počítadle dochádza k nárazovej ionizácii, pozdĺž katódy sa šíri korónový výboj a počítadlo zaznamenáva prechod takmer každej častice. S rastom U AT predtýmU 3 (pozri obr. 2) sa počet zaznamenaných impulzov mierne zvyšuje, čo je spojené s určitým zvýšením stupňa ionizácie protiplynu. o dobrý pult Graf grafu GM z U 2 predtýmU R takmer nezávisle odU AT , t.j. prebieha rovnobežne s osouU AT , priemerná pulzová frekvencia je takmer nezávislá odU AT .

Ryža. 2. Počítacia charakteristika plynového výbojového samozhášacieho detektora.

3. Relatívna chyba prístrojov pri meraní P n : δР n = ± 30 %.

Vysvetlime, ako sa impulz merača prevádza na hodnoty dávkového príkonu žiarenia.

Je dokázané, že pri konštantnom výkone žiarenia je počet impulzov úmerný výkonu žiarenia (nameranej dávke). Na tomto princípe je založené meranie dávkového príkonu žiarenia.

Hneď ako v merači vznikne impulz, je tento signál prenesený do prepočítavacej jednotky, kde je filtrovaný podľa trvania, amplitúdy, sčítaný a výsledok je prenášaný na displej glukomera v jednotkách dávky výkonu.

Súlad medzi frekvenciou počítania a nameraným výkonom, t.j. dozimeter je kalibrovaný (vo výrobe) podľa známeho zdroja žiarenia C s 137 .