ساختار و اصل عملکرد یک شمارنده گایگر-مولر

که در اخیرا، توجه به ایمنی اشعهاز سوی شهروندان عادی در کشور ما به طور فزاینده ای در حال افزایش است. و این نه تنها با حوادث غم انگیز نیروگاه هسته ای چرنوبیل و پیامدهای بعدی آن، بلکه با انواع حوادثی که به طور دوره ای در یک مکان یا مکان دیگر روی کره زمین اتفاق می افتد، مرتبط است. در این راستا، در پایان قرن گذشته، دستگاه ها شروع به ظهور کردند پایش دزیمتریک تشعشعات برای مصارف خانگی. و چنین وسایلی نه تنها سلامتی بسیاری از مردم، بلکه گاهی اوقات جان آنها را نجات داده است، و این نه تنها در مورد مناطق مجاور منطقه محرومیت صدق می کند. بنابراین، مسائل ایمنی در برابر تشعشعات تا به امروز در هر نقطه از کشور ما مطرح است.

که در تمام دزیمترهای خانگی و تقریبا تمام حرفه ای مدرن مجهز به . به عبارت دیگر می توان آن را عنصر حساس دزیمتر نامید. این دستگاهدر سال 1908 توسط فیزیکدان آلمانی هانس گایگر اختراع شد و بیست سال بعد این پیشرفت توسط فیزیکدان دیگری والتر مولر بهبود یافت و این اصل این دستگاه است که تا به امروز مورد استفاده قرار می گیرد.

ن برخی از دزیمترهای مدرن دارای چهار شمارنده به صورت همزمان هستند که امکان افزایش دقت اندازه گیری و حساسیت دستگاه و همچنین کاهش زمان اندازه گیری را فراهم می کند. اکثر شمارنده های گایگر-مولر قادر به تشخیص تابش گاما، تابش پرانرژی بتا و اشعه ایکس هستند. با این حال، پیشرفت های ویژه ای برای تعیین ذرات آلفا با انرژی بالا وجود دارد. برای پیکربندی دزیمتر برای تشخیص تنها تشعشعات گاما، خطرناک ترین نوع از سه نوع تشعشع، محفظه حساس با یک محفظه مخصوص ساخته شده از سرب یا فولاد دیگر پوشانده شده است، که امکان قطع نفوذ ذرات بتا به داخل را فراهم می کند. پیشخوان.

که در در دزیمترهای مدرن برای مصارف خانگی و حرفه ای، سنسورهایی مانند SBM-20، SBM-20-1، SBM-20U، SBM-21، SBM-21-1 به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. تفاوت دارند ابعاد کلیدوربین ها و پارامترهای دیگر، خط 20 سنسور مشخص می شود ابعاد زیرطول 110 میلی متر قطر 11 میلی متر و برای مدل بیست و یکم طول 20-22 میلی متر با قطر 6 میلی متر. درک این نکته مهم است که هر چه اندازه دوربین بزرگتر باشد، مقدار زیادعناصر رادیواکتیو از میان آن عبور می کنند و حساسیت و دقت بیشتری دارد. بنابراین، برای سری 20 سنسورها، ابعاد 8-10 برابر بزرگتر از سنسورهای 21 است و تقریباً به همان نسبت تفاوت در حساسیت خواهیم داشت.

به طراحی یک شمارنده گایگر را می توان به صورت شماتیک به شرح زیر توصیف کرد. یک حسگر متشکل از یک ظرف استوانه‌ای که یک گاز بی‌اثر (مثلاً آرگون، نئون یا مخلوط آن‌ها) به داخل آن پمپ می‌شود. حداقل فشار، این کار برای تسهیل وقوع تخلیه الکتریکی بین کاتد و آند انجام می شود. کاتد اغلب کل بدنه فلزی حسگر حساس است و آند سیم کوچکی است که روی عایق ها قرار می گیرد. گاهی اوقات کاتد علاوه بر این در یک محفظه محافظ ساخته شده از فولاد ضد زنگ یا سرب پیچیده می شود تا شمارنده را فقط برای تشخیص اشعه گاما پیکربندی کند.

D لا استفاده خانگی، در حال حاضر، سنسورهای انتهایی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند (به عنوان مثال، بتا-1، بتا-2). این شمارنده ها به گونه ای طراحی شده اند که قادر به شناسایی و ثبت ذرات آلفا هستند. چنین شمارنده ای یک استوانه صاف با الکترودهای واقع در داخل و یک پنجره ورودی (کار) ساخته شده از فیلم میکا با ضخامت تنها 12 میکرون است. این طراحی امکان تشخیص (در فاصله نزدیک) ذرات آلفا با انرژی بالا و ذرات بتا با انرژی پایین را فراهم می کند. در این حالت، مساحت پنجره کار شمارنده های Beta-1 و Beta 1-1 7 سانتی متر مربع است. مساحت پنجره کار میکا برای دستگاه Beta-2 2 برابر بزرگتر از Beta-1 است، می توان از آن برای تعیین و غیره استفاده کرد.

E اگر در مورد اصل عملکرد محفظه شمارنده گایگر صحبت کنیم، می توان آن را به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد. هنگامی که فعال می شود، کاتد و آند تامین می شود ولتاژ بالا(حدود 350 - 475 ولت)، از طریق یک مقاومت بار، اما به دلیل گاز بی اثر که به عنوان دی الکتریک عمل می کند، هیچ تخلیه ای بین آنها رخ نمی دهد. هنگامی که وارد محفظه می شود، انرژی آن برای کوبیدن یک الکترون آزاد از مواد محفظه یا کاتد کافی است. در نهایت منجر به تخلیه بین الکترودها می شود. مدار بسته است، و این واقعیت را می توان با استفاده از ریزمدار دستگاه، که حقیقت تشخیص تابش کوانتومی گاما یا اشعه ایکس است، ثبت کرد. سپس دوربین تنظیم مجدد می شود و اجازه می دهد ذره بعدی شناسایی شود.

اچ برای توقف فرآیند تخلیه در محفظه و آماده سازی محفظه برای ثبت ذرات بعدی، دو راه وجود دارد، یکی از آنها بر این اساس است که ولتاژ تغذیه الکترودها برای مدت زمان بسیار کوتاهی قطع می شود که متوقف می شود. فرآیند یونیزاسیون گاز روش دوم بر اساس افزودن ماده دیگری به گاز بی اثر است، مثلاً ید، الکل و مواد دیگر و منجر به کاهش ولتاژ الکترودها می شود که روند یونیزاسیون بیشتر را نیز متوقف می کند و دوربین قادر می شود. برای شناسایی عنصر رادیواکتیو بعدی در این روش از یک مقاومت بار با ظرفیت بالا استفاده می شود.

پ تعداد تخلیه ها در محفظه کنتور و می توان میزان تابش را در ناحیه اندازه گیری شده یا از یک جسم خاص قضاوت کرد.

شمارشگر گایگر

شمارنده گایگر SI-8B (اتحادیه شوروی) با پنجره میکا برای اندازه گیری تابش بتا نرم. پنجره شفاف است، در زیر آن می توانید یک الکترود سیم مارپیچ را ببینید، الکترود دیگر بدنه دستگاه است.

اضافی مدار الکترونیکیبرق شمارنده (معمولاً حداقل 300) را فراهم می کند، در صورت لزوم، سرکوب تخلیه را فراهم می کند و تعداد تخلیه ها را از طریق شمارنده شمارش می کند.

شمارنده های گایگر به دو دسته غیرخود خاموش کننده و خود خاموش شونده (نیازی ندارند) تقسیم می شوند. مدار خارجیخاتمه ترشح).

حساسیت کنتور با ترکیب گاز، حجم آن و همچنین مواد و ضخامت دیواره های آن تعیین می شود.

توجه داشته باشید

لازم به ذکر است که به دلایل تاریخی، بین نسخه روسی و انگلیسی این و اصطلاحات بعدی اختلاف وجود دارد:

همچنین ببینید

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید که "شمارگر گایگر" در سایر لغت نامه ها چیست:

شمارنده گایگر مولر- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. شمارنده گایگر مولر; لوله شمارنده گایگر مولر vok. گایگر مولر Zählrohr، n; GM Zählrohr، n rus. شمارنده گایگر مولر، m pranc. compteur de Geiger Müller, m; لوله … Fizikos terminų žodynas

بیت شمارنده گایگر مولر- - موضوعات صنعت نفت و گاز EN تجزیه و تحلیل ارتفاع پالس الکترونیکی ... راهنمای مترجم فنی

- ... ویکیپدیا

- (شمارگر گایگر-مولر)، آشکارساز تخلیه گاز که با عبور بار از حجم آن فعال می شود. h c. بزرگی سیگنال (پالس فعلی) به انرژی hc بستگی ندارد (دستگاه در حالت خود تخلیه عمل می کند). جی اس. در سال 1908 در آلمان اختراع شد... دایره المعارف فیزیکی

دستگاه تخلیه گاز برای تشخیص تشعشعات یونیزان (ذرات a – و b، کوانتای g، کوانتای نور و اشعه ایکس، ذرات پرتو کیهانی و غیره). شمارنده گایگر مولر یک لوله شیشه‌ای است که به صورت هرمتیک مهر و موم شده است... دایره المعارف فناوری

شمارشگر گایگر- شمارشگر گایگر شمارشگر گایگر، آشکارساز ذرات تخلیه گاز. هنگامی که یک ذره یا گرم کوانتوم وارد حجم خود می شود، تحریک می شود. در سال 1908 توسط فیزیکدان آلمانی H.Geiger اختراع شد و توسط وی به همراه فیزیکدان آلمانی W. Muller بهبود یافت. گایگر...... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

شمارنده گایگر، آشکارساز ذرات تخلیه گاز. هنگامی که یک ذره یا گرم کوانتوم وارد حجم خود می شود، تحریک می شود. در سال 1908 توسط فیزیکدان آلمانی H.Geiger اختراع شد و توسط وی به همراه فیزیکدان آلمانی W. Muller بهبود یافت. شمارنده گایگر اعمال شد... ... دایره المعارف مدرن

دستگاه تخلیه گاز برای تشخیص و مطالعه انواع مختلف پرتوهای رادیواکتیو و سایر تابش‌های یونیزان: ذرات α و β، کوانتوم‌های γ، کوانتوم‌های نور و اشعه ایکس، ذرات انرژی بالادر پرتوهای کیهانی (نگاه کنید به پرتوهای کیهانی) و ... دایره المعارف بزرگ شوروی

- [به نام آلمانی. فیزیکدانان H. Geiger (H. Geiger; 1882, 1945) و W. Muller (W. Muller; 1905 79)] آشکارساز تخلیه گاز پرتوهای رادیواکتیو و سایر تشعشعات یونیزان (ذرات a و بتا، کوانتوم ها، کوانتوم های نور و اشعه ایکس، ذرات کیهانی... فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی پلی تکنیک

شمارنده وسیله ای برای شمارش چیزی است. شمارنده (الکترونیک) وسیله ای برای شمارش تعداد رویدادهای متعاقب هم (مثلاً پالس ها) با استفاده از جمع پیوسته یا برای تعیین درجه انباشتگی که ... ... ویکی پدیا

در سال 1908، هانس گایگر فیزیکدان آلمانی در آزمایشگاه های شیمیایی متعلق به ارنست رادرفورد کار می کرد. در آنجا همچنین از آنها خواسته شد تا یک شمارنده ذرات باردار را که یک محفظه یونیزه بود، آزمایش کنند. محفظه یک خازن الکتریکی بود که زیر آن با گاز پر شده بود فشار بالا. پیر کوری نیز با مطالعه الکتریسیته در گازها از این وسیله در عمل استفاده کرد. ایده گایگر - برای تشخیص تابش یونها - با تأثیر آنها بر سطح یونیزاسیون گازهای فرار همراه بود.

در سال 1928، دانشمند آلمانی والتر مولر، با کار با گایگر و زیر نظر او، شمارنده های متعددی ایجاد کرد که ذرات یونیزان را ثبت می کردند. این دستگاه ها برای تحقیقات بیشتر در مورد تشعشعات مورد نیاز بودند. فیزیک، که علم آزمایش است، بدون اندازه گیری ساختارها نمی تواند وجود داشته باشد. تنها چند تشعشع کشف شد: γ، β، α. وظیفه گایگر اندازه گیری انواع تشعشعات با ابزارهای حساس بود.

شمارنده گایگر مولر یک حسگر رادیواکتیو ساده و ارزان است. این ابزار دقیقی نیست که ذرات منفرد را بگیرد. این تکنیک میزان اشباع کامل پرتوهای یونیزان را اندازه گیری می کند. فیزیکدانان از آن با سایر حسگرها برای دستیابی به محاسبات دقیق هنگام انجام آزمایش استفاده می کنند.

کمی در مورد تشعشعات یونیزان

می‌توانیم مستقیماً به توضیح آشکارساز برویم، اما اگر اطلاعات کمی در مورد پرتوهای یونیزان داشته باشید، عملکرد آن غیرقابل درک به نظر می‌رسد. هنگامی که تشعشع رخ می دهد، یک اثر گرماگیر بر روی ماده رخ می دهد. انرژی به این امر کمک می کند. به عنوان مثال، امواج ماوراء بنفش یا امواج رادیویی متعلق به چنین تشعشعی نیستند، اما نور ماوراء بنفش سخت متعلق به این تابش است. در اینجا حد نفوذ مشخص می شود. نوع فوتونیک نامیده می شود و خود فوتون ها γ-کوانتا هستند.

ارنست رادرفورد فرآیندهای انتشار انرژی را به 3 نوع تقسیم کرد، با استفاده از نصب با میدان مغناطیسی:

• γ - فوتون؛
• α هسته اتم هلیوم است.
• β یک الکترون پر انرژی است.

می توانید با کاغذ از خود در برابر ذرات α محافظت کنید. β به عمق بیشتری نفوذ می کند. توانایی نفوذ γ بالاترین میزان است. نوترون ها که بعداً دانشمندان متوجه شدند، ذرات خطرناکی هستند. آنها در فاصله چند ده متری عمل می کنند. با داشتن خنثی الکتریکی، با مولکول های مواد مختلف واکنش نشان نمی دهند.

با این حال، نوترون ها به راحتی به مرکز اتم می رسند و باعث تخریب آن می شوند که نتیجه آن تشکیل ایزوتوپ های رادیواکتیو است. همانطور که ایزوتوپ ها تجزیه می شوند، تشعشعات یونیزان ایجاد می کنند. از یک شخص، حیوان، گیاه یا جسم غیر آلی که تشعشع دریافت کرده است، تشعشعات به مدت چند روز ساطع می شود.

طراحی و اصل عملکرد یک شمارنده گایگر

این دستگاه از یک لوله فلزی یا شیشه ای تشکیل شده است که یک گاز نجیب (مخلوط آرگون-نئون یا مواد خالص) به داخل آن پمپ می شود. هوا در لوله وجود ندارد. گاز تحت فشار اضافه می شود و حاوی ترکیبی از الکل و هالوژن است. یک سیم در سراسر لوله کشیده شده است. یک استوانه آهنی به موازات آن قرار دارد.

سیم را آند و لوله را کاتد می نامند. آنها با هم الکترود هستند. یک ولتاژ بالا به الکترودها اعمال می شود که به خودی خود باعث پدیده تخلیه نمی شود. این نشانگر تا زمانی که یک مرکز یونیزاسیون در محیط گازی آن ظاهر شود در این حالت باقی می ماند. یک منهای از منبع تغذیه به لوله وصل شده است و یک مثبت به سیم متصل می شود که از طریق یک مقاومت سطح بالا هدایت می شود. این در مورد است O تغذیه ثابتده ها صد ولت

وقتی ذره ای وارد لوله می شود، اتم های گاز نجیب با آن برخورد می کنند. پس از تماس، انرژی آزاد می شود که الکترون ها را از اتم های گاز خارج می کند. سپس الکترون های ثانویه تشکیل می شوند که با هم برخورد می کنند و توده ای از یون ها و الکترون های جدید تولید می کنند. سرعت الکترون ها به سمت آند تحت تأثیر میدان الکتریکی است. در طی این فرآیند، جریان الکتریکی تولید می شود.

در طی یک برخورد، انرژی ذرات از بین می رود و عرضه اتم های گاز یونیزه به پایان می رسد. هنگامی که ذرات باردار وارد یک شمارنده گایگر تخلیه گاز می شوند، مقاومت لوله کاهش می یابد و بلافاصله ولتاژ در نقطه شکافت میانی کاهش می یابد. سپس مقاومت دوباره افزایش می یابد - این مستلزم بازیابی ولتاژ است. حرکت منفی می شود. دستگاه پالس ها را نشان می دهد و ما می توانیم آنها را بشماریم و همزمان تعداد ذرات را تخمین بزنیم.

انواع شمارنده های گایگر

از نظر طراحی، شمارنده های گایگر در دو نوع هستند: تخت و کلاسیک.

کلاسیک

ساخته شده از فلز نازک موجدار. به دلیل موج دار شدن، لوله استحکام و مقاومت در برابر تأثیرات خارجی به دست می آورد که از تغییر شکل آن جلوگیری می کند. انتهای لوله مجهز به عایق های شیشه ای یا پلاستیکی است که حاوی درپوش هایی برای خروجی دستگاه ها می باشد.

لاک روی سطح لوله (به جز سرب) اعمال می شود. شمارنده کلاسیک یک آشکارساز اندازه گیری جهانی برای همه در نظر گرفته می شود گونه های شناخته شدهتابش - تشعشع. به خصوص برای γ و β.

تخت

مترهای حساس برای ثبت تابش بتا نرم طراحی متفاوتی دارند. بدن آنها به دلیل تعداد کم ذرات بتا دارای شکل تخت. یک پنجره میکا وجود دارد که β را ضعیف مسدود می کند. سنسور BETA-2 نام یکی از این دستگاه ها است. خواص دیگر شمارنده های تخت به مواد بستگی دارد.

پارامترهای شمارنده گایگر و حالت های عملیاتی

برای محاسبه حساسیت شمارنده، نسبت تعداد ریزرونتژن های نمونه به تعداد سیگنال های این تابش را تخمین بزنید. این دستگاه انرژی ذره را اندازه گیری نمی کند، بنابراین تخمین کاملا دقیقی ارائه نمی دهد. دستگاه ها با استفاده از نمونه هایی از منابع ایزوتوپی کالیبره می شوند.

شما همچنین باید به پارامترهای زیر توجه کنید:

محل کار، قسمت پنجره ورودی

ویژگی های ناحیه نشانگر که ریزذرات از آن عبور می کنند به اندازه آن بستگی دارد. هر چه منطقه وسیع تر باشد، ذرات بیشتری گرفتار خواهند شد.

ولتاژ بهره برداری

ولتاژ باید با مشخصات متوسط ​​مطابقت داشته باشد. مشخصه عملیاتی خود بخش مسطح وابستگی تعداد پالس های ثابت به ولتاژ است. نام دوم آن فلات است. در این مرحله، دستگاه به اوج فعالیت می رسد و حد بالایی اندازه گیری نامیده می شود. مقدار - 400 ولت.

عرض کار

عرض کاری تفاوت بین ولتاژ خروجی صفحه و ولتاژ تخلیه جرقه است. مقدار 100 ولت است.

شیب

مقدار به عنوان درصدی از تعداد پالس ها در هر 1 ولت اندازه گیری می شود. خطای اندازه گیری (آماری) در شمارش پالس را نشان می دهد. مقدار 0.15٪ است.

درجه حرارت

دما بسیار مهم است زیرا اغلب باید در شرایط سخت از متر استفاده شود. مثلا در راکتورها. شمارنده ها استفاده عمومی: از -50 تا +70 سانتیگراد.

منبع کار

این منبع با تعداد کل پالس های ثبت شده تا لحظه ای که خوانش دستگاه نادرست می شود مشخص می شود. اگر دستگاه حاوی مواد آلی برای خود خاموش شدن باشد، تعداد پالس ها یک میلیارد خواهد بود. محاسبه منبع فقط در حالت ولتاژ کاری مناسب است. هنگام ذخیره سازی دستگاه، سرعت جریان متوقف می شود.

زمان بهبودی

این مقدار زمانی است که یک دستگاه برای هدایت الکتریسیته پس از واکنش به یک ذره یونیزه کننده نیاز دارد. یک حد بالایی در فرکانس پالس وجود دارد که محدوده اندازه گیری را محدود می کند. مقدار 10 میکروثانیه است.

با توجه به زمان بازیابی (که زمان مرده نیز نامیده می شود)، دستگاه ممکن است در یک لحظه تعیین کننده از کار بیفتد. برای جلوگیری از بیش از حد، سازندگان صفحه نمایش سربی را نصب می کنند.

آیا پیشخوان دارای پس زمینه است؟

پس زمینه در یک محفظه سربی با دیواره ضخیم اندازه گیری می شود. مقدار معمول بیش از 2 پالس در دقیقه نیست.

چه کسی و در کجا از دزیمتر تشعشع استفاده می کند؟

که در مقیاس صنعتیآنها تغییرات زیادی در شمارنده های گایگر مولر ایجاد می کنند. تولید آنها در زمان اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد و اکنون ادامه دارد، اما در فدراسیون روسیه.

دستگاه مورد استفاده:

• در تاسیسات صنعت هسته ای؛
• در موسسات علمی؛
• در پزشکی؛
• در خانه.

پس از حادثه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل، شهروندان عادی نیز دزیمتر خریداری کردند. همه دستگاه ها دارای شمارنده گایگر هستند. چنین دزیمترهایی مجهز به یک یا دو لوله هستند.

آیا می توان با دستان خود یک شمارنده گایگر ساخت؟

ساختن خود متر دشوار است. شما به یک سنسور تشعشع نیاز دارید، اما همه نمی توانند آن را بخرند. خود مدار شمارنده مدت هاست که شناخته شده است - به عنوان مثال در کتاب های درسی فیزیک نیز چاپ شده است. با این حال، فقط یک "چپ دست" واقعی می تواند دستگاه را در خانه تولید کند.

صنعتگران خودآموخته با استعداد یاد گرفته اند که جایگزینی برای شمارنده بسازند که همچنین قادر به اندازه گیری تابش گاما و بتا با استفاده از لامپ فلورسنت و لامپ رشته ای است. آنها همچنین از ترانسفورماتورهای تجهیزات شکسته، لوله گایگر، تایمر، خازن، بردهای مختلف و مقاومت استفاده می کنند.

نتیجه

هنگام تشخیص تشعشع، باید پیشینه خود متر را در نظر بگیرید. حتی با محافظت از سرب با ضخامت مناسب، سرعت ثبت مجدد تنظیم نمی شود. این پدیده توضیحی دارد: علت فعالیت تابش کیهانی است که از لایه های سرب نفوذ می کند. میون ها در هر دقیقه بر روی سطح زمین پرواز می کنند که توسط شمارنده با احتمال 100٪ ثبت می شود.

منبع دیگری از پس زمینه وجود دارد - تشعشعات انباشته شده توسط خود دستگاه. بنابراین در رابطه با شمارنده گایگر نیز مناسب است در مورد سایش صحبت کنیم. هر چه دستگاه تشعشع بیشتری جمع کرده باشد، قابلیت اطمینان داده های آن کمتر است.

طرح شماتیک شمارنده تخلیه گاز گایگر-مولر در شکل نشان داده شده است. 5.4. شمارنده به شکل یک استوانه فلزی ساخته شده است که به عنوان کاتد عمل می کند به، قطر میلی متر آند آاز یک سیم فولادی نازک با قطر میلی متر استفاده می شود که در امتداد محور سیلندر کشیده شده و با شاخه های عایق از کاتد عایق شده است. پ. سیلندر با فشار کاهش یافته با آرگون پر می شود ( 100 mmHg) با افزودن مقدار کمی ( 0,5 ٪ بخارات اتیل الکل یا هالوژن.

در شکل شکل 5.4 یک نمودار مدار برای اتصال کنتور به منظور مطالعه مشخصات جریان-ولتاژ آن را نشان می دهد. یک ولتاژ ثابت از یک منبع EMF به الکترودها تامین می شود ه. مقدار جریان عبوری از گاز با افت ولتاژ در مقاومت اندازه گیری اندازه گیری می شود آر.

فرض کنید گاز در معرض تابش با شدت ثابت (یونیزه کننده) قرار دارد. در نتیجه عمل یونیزر، گاز مقداری رسانایی الکتریکی به دست می آورد و جریانی در مدار جریان می یابد که وابستگی آن به ولتاژ اعمال شده در شکل نشان داده شده است.
برنج. 5.5.

در ولتاژهای پایین، جریان عبوری از دستگاه کم است. ثبت تنها کل جریان ناشی از گذر امکان پذیر است تعداد زیادیذرات. دستگاه هایی که در این حالت کار می کنند نامیده می شوند اتاقک های یونیزاسیون. این حالت مربوط به مناطق است منو II.

مکان روشن است منجریان متناسب با ولتاژ افزایش می یابد، یعنی. قانون اهم ارضا شده است. در این ناحیه، همزمان با فرآیند یونیزاسیون، روند معکوس– نوترکیبی (اتصال یون های مثبت و الکترون ها با یکدیگر برای تشکیل ذرات خنثی).

با افزایش بیشتر ولتاژ، افزایش جریان کند می شود و به طور کامل متوقف می شود (بخش II). جریان اشباع رخ می دهد. جریان اشباع است حداکثر مقدارجریان، زمانی که تمام یون ها و الکترون های ایجاد شده توسط یونیزر خارجی در واحد زمان در یک زمان به الکترودها می رسند. مقدار جریان اشباع با قدرت یونیزر تعیین می شود. جریان اشباع اندازه گیری اثر یونیزه کننده یونیزه است: اگر عملکرد یونیزر متوقف شود، تخلیه نیز متوقف می شود.

با افزایش بیشتر ولتاژ، جریان به آرامی افزایش می یابد (بخش III). در ولتاژهای بالا، الکترون هایی که تحت اثر یک یونیزه کننده خارجی تولید می شوند و به شدت توسط میدان الکتریکی شتاب می گیرند، با مولکول های گاز خنثی برخورد می کنند و آنها را یونیزه می کنند. در نتیجه الکترون های ثانویه و یون های مثبت تشکیل می شوند. الکترون های ثانویه، شتاب گرفته در میدان الکتریکی، می تواند مولکول های گاز را دوباره یونیزه کند. تعداد کلبا حرکت الکترون ها به سمت آند، الکترون ها و یون ها مانند بهمن افزایش می یابند (به این فرآیند می گویند یونیزاسیون ضربه). پیشخوان های فعال در این منطقه ( III)، نامیده می شوند متناسب.

به تعداد الکترون‌هایی که به آند می‌رسند تقسیم بر تعداد الکترون‌های اولیه می‌گویند ضریب افزایش گاز. بهره گاز با افزایش ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد و در ولتاژهای بالا به تعداد الکترون‌های اولیه بستگی دارد. در این حالت شمارنده از حالت متناسب به حالت تغییر می کند تناسب محدود(طرح IV). هیچ حسابداری در این زمینه کار نمی کند.

در یک ولتاژ حتی بالاتر، ظاهر حداقل یک جفت یون منجر به شروع تخلیه خود می شود (ولتاژی که در آن تخلیه خودپایدار رخ می دهد نامیده می شود. ولتاژ شکست). جریان دیگر به تعداد یون‌های تشکیل‌شده اولیه و انرژی ذرات شناسایی‌شده بستگی ندارد. شمارنده در حالت گایگر شروع به کار می کند (بخش V). دستگاهی که در این زمینه کار می کند نامیده می شود شمارنده گایگر مولر. مستقل بودن قدرت جریان از انرژی ذرات یونیزه کننده، شمارشگرهای گایگر مولر را برای ضبط راحت می کند. ب- ذرات دارای طیف پیوسته

افزایش بیشتر ولتاژ منجر به وقوع می شود تخلیه مداوم گاز. جریان در این مورد به شدت افزایش می یابد (بخش VI) و ممکن است متر از کار بیفتد.

بنابراین، شمارنده گایگر-مولر بر اساس اصل تقویت گاز داخلی کار می کند. هنگامی که ولتاژ بالا به متر اعمال می شود، میدان نزدیک رشته نازک (آند) بسیار ناهمگن است. به دلیل شیب پتانسیل زیاد، ذره باردار وارد شده به شمارنده توسط میدان به انرژی بیش از 30 eV. در چنین انرژی ذره ای، مکانیسم یونیزاسیون ضربه شروع به کار می کند، به همین دلیل الکترون ها در تعداد بهمن ضرب می شوند. در نتیجه، یک پالس منفی در مقاومت بار آند تشکیل می شود. یک بهمن الکترونی می تواند از یک الکترون منفرد که بین کاتد و آند به دام افتاده است به وجود بیاید.

ویژگی های شمارنده گایگر مولر

بهره وریشمارنده نسبت تعداد ذرات ثبت شده به شماره کاملذراتی که از آن عبور می کنند بازده شمارشگر الکترون می تواند برسد 99,9 ٪. ثبت g- پرتوها از طریق الکترون های سریعی که در حین جذب یا پراکندگی تشکیل می شوند، انجام می شوند g-کوانتا در شمارنده کارایی کنتورها g-کوانتا معمولاً در حدود % است.

یکی از ویژگی های مهم متر این است زمینه. زمینهدر غیاب منابع تشعشع مورد مطالعه، قرائت ابزار را فراخوانی کنید. پس زمینه شمارنده به دلیل: تابش کیهانی; وجود مواد رادیواکتیو در محیطاز جمله موادی که متر از آنها ساخته شده است. ترشحات خود به خودی در شمارنده (تکانه های کاذب). به طور معمول، برای شمارنده‌های گایگر مولر با طرح‌های مختلف، پس‌زمینه در محدوده پالس‌ها در دقیقه نوسان می‌کند. با استفاده از روش های خاص می توان پس زمینه را به ترتیبی کاهش داد.

شمارنده گایگر مولر می تواند تنها یک ذره را تشخیص دهد. برای ثبت ذره بعدی باید ابتدا خود تخلیه را خاموش کرد. از همین رو مشخصه مهمشمارنده است زمان مرده تی- زمان غیرفعال بودن کنتور که در طی آن تخلیه گاز خاموش می شود. به طور معمول زمان مرده به ترتیب s است.

خاموش کردن تخلیه گاز در کنتور به دو صورت انجام می شود:

1) با وارد کردن یک ترکیب پیچیده به گاز ترکیب آلی. بسیاری از مولکول های پیچیده نسبت به اشعه ماوراء بنفش مات هستند و از رسیدن کوانتوم های مربوطه به کاتد جلوگیری می کنند. انرژی آزاد شده توسط یون ها در کاتد، در حضور چنین موادی، صرف جدا کردن الکترون ها از کاتد نمی شود، بلکه صرف تفکیک مولکول ها می شود. وقوع ترشح مستقل در چنین شرایطی غیرممکن می شود.

2) استفاده از مقاومت این روش با این واقعیت توضیح داده می شود که با عبور جریان تخلیه از مقاومت، افت ولتاژ زیادی در آن رخ می دهد. در نتیجه، تنها بخشی از ولتاژ اعمال شده روی شکاف بین الکترود می افتد، که معلوم می شود برای حفظ تخلیه کافی نیست.

زمان مرده به عوامل زیادی بستگی دارد: سطح ولتاژ در متر. ترکیب گاز پرکننده؛ روش خاموش کردن؛ عمر خدمات؛ دما و غیره بنابراین محاسبه آن مشکل است.

یکی از ساده ترین روش ها برای تعیین تجربی زمان مرده است روش دو منبع.

دگرگونی های هسته ای و فعل و انفعالات تابش با ماده ماهیت آماری دارند. در نتیجه، احتمال برخورد دو یا چند ذره به شمارنده در زمان مرده وجود دارد تی، که به صورت یک ذره ثبت می شود. فرض می کنیم که کارایی شمارنده است 100 ٪. اجازه دهید میانگین سرعت برخورد با ذرات شمارنده باشد. n– میانگین نرخ شمارش (تعداد ذرات ثبت شده در واحد زمان). در حین تیذرات ثبت خواهند شد. کل زمان مرده تیخواهد بود و تعداد ذرات شمارش نشده برابر با . فرض می کنیم که تعداد ذرات وارد شده به شمارنده برابر با مجموع ذرات ثبت شده و شمارش نشده باشد.

این دستگاه که در سال 1908 توسط فیزیکدان آلمانی هانس ویلهلم گایگر اختراع شد، امروزه به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل این امر حساسیت بالای دستگاه و توانایی آن در تشخیص طیف گسترده ای از تشعشعات است. سهولت کار و هزینه کم به هر کسی که تصمیم دارد سطح تشعشع را به طور مستقل اندازه گیری کند این امکان را می دهد تا در هر زمان و هر مکان یک شمارنده گایگر خریداری کند. این چه نوع دستگاهی است و چگونه کار می کند؟

اصل عملیات شمارنده گایگر

طراحی آن کاملا ساده است. مخلوط گاز متشکل از نئون و آرگون به یک سیلندر مهر و موم شده با دو الکترود پمپ می شود که به راحتی یونیزه می شود. به الکترودها (حدود 400 ولت) عرضه می شود که به خودی خود هیچ پدیده تخلیه ای را تا لحظه ای که فرآیند یونیزاسیون در محیط گازی دستگاه شروع می شود، ایجاد نمی کند. ظهور ذرات وارد شده از خارج منجر به این واقعیت می شود که الکترون های اولیه که در میدان مربوطه شتاب می گیرند، شروع به یونیزه کردن سایر مولکول های محیط گازی می کنند. در نتیجه تحت تأثیر میدان الکتریکیایجاد بهمن مانند الکترون ها و یون های جدید رخ می دهد که به شدت رسانایی ابر الکترون-یون را افزایش می دهد. تخلیه در محیط گاز شمارنده گایگر رخ می دهد. تعداد پالس هایی که در یک بازه زمانی معین رخ می دهند با تعداد ذرات شناسایی شده رابطه مستقیم دارد. این، به طور کلی، اصل عملکرد یک شمارنده گایگر است.

فرآیند معکوس که در نتیجه آن محیط گازی به حالت اولیه خود باز می گردد، خود به خود اتفاق می افتد. تحت تأثیر هالوژن ها (معمولاً از برم یا کلر استفاده می شود) نوترکیبی بار شدید در این محیط رخ می دهد. این فرآیند بسیار کندتر اتفاق می افتد و بنابراین زمان لازم برای بازگرداندن حساسیت شمارنده گایگر یکی از ویژگی های گذرنامه بسیار مهم دستگاه است.

علیرغم این واقعیت که اصل کار یک شمارنده گایگر بسیار ساده است، می تواند به بیشترین میزان پرتوهای یونیزان پاسخ دهد. انواع مختلف. اینها α-، β-، γ-، و همچنین اشعه ایکس، نوترون هستند و همه چیز به طراحی دستگاه بستگی دارد. بنابراین، پنجره ورودی یک شمارنده گایگر، که قادر به تشخیص تابش α- و β- نرم است، از میکا با ضخامت 3 تا 10 میکرون ساخته شده است. برای تشخیص از بریلیم و اشعه ماوراء بنفش از کوارتز ساخته شده است.

در کجا از شمارنده گایگر استفاده می شود؟

اصل کار یک شمارنده گایگر اساس کار اکثر دزیمترهای مدرن است. این دستگاه های کوچک که هزینه نسبتاً کمی دارند، کاملاً حساس هستند و قادرند نتایج را در واحدهای اندازه گیری آسان و قابل درک نمایش دهند. سهولت استفاده باعث می شود که این دستگاه ها حتی برای کسانی که درک بسیار کمی از دزیمتری دارند نیز مورد استفاده قرار گیرند.

بسته به قابلیت ها و دقت اندازه گیری، می توان از دزیمترها برای مصارف حرفه ای یا خانگی استفاده کرد. با کمک آنها می توانید به موقع و به طور موثر منبع موجود را تعیین کنید تابش یونیزههم در فضای باز و هم در داخل خانه.

این دستگاه‌ها که از اصل شمارنده گایگر در کار خود استفاده می‌کنند، می‌توانند به سرعت با استفاده از سیگنال‌های دیداری و صوتی یا ارتعاشی، خطر را اعلام کنند. بنابراین، همیشه می توانید غذا، لباس، مبلمان، تجهیزات، مصالح ساختمانی و غیره را بررسی کنید تا از عدم وجود تشعشعات مضر برای بدن انسان اطمینان حاصل کنید.