Geigera – Millera skaitītāja uzbūve un darbības princips

IN Nesen, uzmanību radiācijas drošība no parasto pilsoņu puses mūsu valstī arvien pieaug. Un tas ir saistīts ne tikai ar traģiskajiem notikumiem Černobiļas atomelektrostacijā un to tālākajām sekām, bet arī ar dažāda veida incidentiem, kas periodiski notiek vienā vai otrā vietā uz planētas. Šajā sakarā pagājušā gadsimta beigās sāka parādīties ierīces radiācijas dozimetriskā uzraudzība sadzīves vajadzībām. Un šādas ierīces daudziem cilvēkiem ir izglābušas ne tikai veselību, bet dažkārt arī dzīvības, un tas attiecas ne tikai uz teritorijām, kas robežojas ar aizlieguma zonu. Tāpēc radiācijas drošības jautājumi ir aktuāli jebkurā vietā mūsu valstī līdz pat šai dienai.

IN Visi sadzīves un gandrīz visi profesionālie mūsdienu dozimetri ir aprīkoti ar . Citā veidā to var saukt par dozimetra jutīgo elementu. Šī ierīce 1908. gadā izgudroja vācu fiziķis Hanss Geigers, un divdesmit gadus vēlāk šo izstrādi uzlaboja cits fiziķis Valters Mullers, un tieši šīs ierīces darbības princips tiek izmantots līdz pat mūsdienām.

N Dažiem mūsdienu dozimetriem ir uzreiz četri skaitītāji, kas ļauj palielināt ierīces mērījumu precizitāti un jutību, kā arī samazināt mērīšanas laiku. Lielākā daļa Geigera-Muller skaitītāju spēj noteikt gamma starojumu, augstas enerģijas beta starojumu un rentgenstarus. Tomēr ir īpaši izstrādāti augstas enerģijas alfa daļiņu noteikšanai. Lai dozimetru konfigurētu tā, lai tas noteiktu tikai gamma starojumu, kas ir visbīstamākais no trim starojuma veidiem, jutīgā kamera ir pārklāta ar īpašu korpusu, kas izgatavots no svina vai cita tērauda, ​​kas ļauj pārtraukt beta daļiņu iekļūšanu skaitītājs.

IN Mūsdienu dozimetros mājsaimniecības un profesionālai lietošanai plaši tiek izmantoti tādi sensori kā SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1. Tie atšķiras kopējie izmēri kamerām un citiem parametriem, 20 sensoru līniju raksturo šādi izmēri, garums 110 mm, diametrs 11 mm, un 21. modelim garums 20-22 mm ar diametru 6 mm. Ir svarīgi saprast, ka jo lielāks ir kameras izmērs, jo liels daudzums radioaktīvie elementi lidos caur to, un jo lielāka ir tā jutība un precizitāte. Tātad 20. sensoru izmēri ir 8–10 reizes lielāki nekā 21. sērijai, un jutības atšķirības būs aptuveni tādās pašās proporcijās.

UZ Geigera skaitītāja dizainu var shematiski aprakstīt šādi. Sensors, kas sastāv no cilindriska tvertnes, kurā tiek iesūknēta inerta gāze (piemēram, argons, neons vai to maisījumi). minimālais spiediens, tas tiek darīts, lai atvieglotu elektriskās izlādes rašanos starp katodu un anodu. Katods visbiežāk ir viss jutīgā sensora metāla korpuss, un anods ir mazs vads, kas novietots uz izolatoriem. Dažreiz katods tiek papildus ietīts aizsargapvalkā, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda vai svina, lai konfigurētu skaitītāju tā, lai tas uztvertu tikai gamma starus.

D la mājsaimniecības lietošanai, šobrīd visbiežāk tiek izmantoti gala sensori (piemēram, Beta-1, Beta-2). Šādi skaitītāji ir izstrādāti tā, lai tie spētu noteikt un reģistrēt pat alfa daļiņas. Šāds skaitītājs ir plakans cilindrs ar elektrodiem, kas atrodas iekšpusē, un ievades (darba) logu, kas izgatavots no vizlas plēves, kura biezums ir tikai 12 mikroni. Šis dizains ļauj noteikt (tuvā attālumā) augstas enerģijas alfa daļiņas un zemas enerģijas beta daļiņas. Šajā gadījumā Beta-1 un Beta 1-1 skaitītāju darba loga laukums ir 7 kv.cm. Beta-2 ierīces vizlas darba loga laukums ir 2 reizes lielāks nekā Beta-1, to var izmantot, lai noteiktu utt.

E Ja mēs runājam par Geigera skaitītāja kameras darbības principu, to īsumā var raksturot šādi. Kad tas ir aktivizēts, tiek piegādāts katods un anods augstsprieguma(apmēram 350 - 475 volti), caur slodzes rezistoru, taču starp tiem nenotiek izlāde, jo inerta gāze kalpo kā dielektriķis. Kad tas nonāk kamerā, tā enerģija ir pietiekama, lai izsistītu brīvu elektronu no kameras korpusa vai katoda materiāla, šis elektrons kā lavīna sāk izsist brīvos elektronus no apkārtējās inertās gāzes un notiek tā jonizācija, kas; galu galā noved pie izlādes starp elektrodiem. Ķēde ir slēgta, un šo faktu var reģistrēt, izmantojot ierīces mikroshēmu, kas ir gamma kvantu vai rentgena starojuma noteikšanas fakts. Pēc tam kamera tiek atiestatīta, ļaujot noteikt nākamo daļiņu.

H Lai apturētu izlādes procesu kamerā un sagatavotu kameru nākamās daļiņas ierakstīšanai, ir divi veidi, viens no tiem ir balstīts uz faktu, ka sprieguma padeve elektrodiem tiek pārtraukta uz ļoti īsu laika periodu, kas apstājas. gāzes jonizācijas process. Otrā metode ir balstīta uz citas vielas pievienošanu inertajai gāzei, piemēram, joda, spirta un citām vielām, un tās noved pie sprieguma samazināšanās uz elektrodiem, kas arī aptur tālāku jonizācijas procesu un kamera kļūst spējīga. lai atklātu nākamo radioaktīvo elementu. Šī metode izmanto lielas ietilpības slodzes rezistoru.

P izlāžu skaitu skaitītāja kamerā un var spriest par radiācijas līmeni mērītajā zonā vai no konkrēta objekta.

Ģēģera skaitītājs

Geigera skaitītājs SI-8B (PSRS) ar vizlas logu mīksta β-starojuma mērīšanai. Logs ir caurspīdīgs, zem tā redzams spirālveida stieples elektrods, otrs elektrods ir ierīces korpuss.

Papildu elektroniskā shēma nodrošina skaitītāju ar jaudu (parasti vismaz 300), vajadzības gadījumā nodrošina izlādes slāpēšanu un skaita izlāžu skaitu caur skaitītāju.

Geigera skaitītāji tiek iedalīti pašdzēšošajos un pašrūcošos (nav nepieciešams ārējā ķēde izrakstīšanas pārtraukšana).

Skaitītāja jutību nosaka gāzes sastāvs, tilpums, kā arī sieniņu materiāls un biezums.

Piezīme

Jāatzīmē, ka vēsturisku iemeslu dēļ šī un turpmāko noteikumu krievu un angļu valodas versijās ir bijušas atšķirības:

Skatīt arī

Wikimedia fonds. 2010. gads.

Skatiet, kas ir “Ģēģera skaitītājs” citās vārdnīcās:

Ģēģera-Mullera skaitītājs- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T joma fizika atitikmenys: engl. Geigera Millera skaitītājs; Geiger Müller skaitītāju caurule vok. Geiger Müller Zählrohr, n; GM Zählrohr, n rus. Geigera Mullera skaitītājs, m pranc. compteur de Geiger Müller, m; caurule … Fizikos terminų žodynas

Geigera-Mullera bitu skaitītājs- - Tēmas naftas un gāzes rūpniecība LV elektroniskais impulsu augstuma analizators ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

- ... Vikipēdija

- (Geiger-Müller skaitītājs), gāzizlādes detektors, kas tiek iedarbināts, kad lādiņš iziet cauri tā tilpumam. h c. Signāla lielums (strāvas impulss) nav atkarīgs no hc enerģijas (ierīce darbojas pašizlādes režīmā). G. s. izgudrots 1908. gadā Vācijā...... Fiziskā enciklopēdija

Gāzizlādes iekārta jonizējošā starojuma noteikšanai (a – un b daļiņas, g kvanti, gaismas un rentgenstaru kvanti, kosmiskā starojuma daļiņas u.c.). Geigera-Müllera skaitītājs ir hermētiski noslēgta stikla caurule... Tehnoloģiju enciklopēdija

Ģēģera skaitītājs- Geigera skaitītājs Geigera skaitītājs, gāzizlādes daļiņu detektors. Ieslēdzas, kad daļiņa vai g kvants nonāk tās tilpumā. 1908. gadā izgudroja vācu fiziķis H. Ģēģers un pilnveidojis viņš kopā ar vācu fiziķi V. Mulleru. Ģēģers...... Ilustrētā enciklopēdiskā vārdnīca

Geigera skaitītājs, gāzizlādes daļiņu detektors. Ieslēdzas, kad daļiņa vai g kvants nonāk tās tilpumā. 1908. gadā izgudroja vācu fiziķis H. Ģēģers un pilnveidojis viņš kopā ar vācu fiziķi V. Mulleru. Lietots Ģēģera skaitītājs...... Mūsdienu enciklopēdija

Gāzizlādes iekārta dažāda veida radioaktīvā un cita jonizējošā starojuma noteikšanai un izpētei: α un β daļiņas, γ kvanti, gaismas un rentgenstaru kvanti, daļiņas augsta enerģija kosmiskajos staros (sk. Kosmiskie stari) un ... Lielā padomju enciklopēdija

- [pēc vārda vācu. fiziķi H. Geigers (H. Geigers; 1882 1945) un V. Mullers (W. Muller; 1905 79)] radioaktīvā un cita jonizējošā starojuma gāzizlādes detektors (a un beta daļiņas, kvanti, gaismas un rentgenstaru kvanti, kosmiskās daļiņas.... Lielā enciklopēdiskā politehniskā vārdnīca

Skaitītājs ir ierīce kaut ko skaitīt. Skaitītājs (elektronika) ierīce, lai skaitītu notikumu skaitu, kas seko viens otram (piemēram, impulsi), izmantojot nepārtrauktu summēšanu, vai lai noteiktu uzkrāšanas pakāpi, kuras ... ... Wikipedia

1908. gadā vācu fiziķis Hanss Geigers strādāja ķīmijas laboratorijās, kas piederēja Ernstam Raterfordam. Tur viņiem arī tika lūgts pārbaudīt uzlādētu daļiņu skaitītāju, kas bija jonizēta kamera. Kamera bija elektriskais kondensators, kas bija piepildīts ar gāzi augstspiediena. Pjērs Kirī šo ierīci izmantoja arī praksē, pētot elektrību gāzēs. Ģēģera ideja – noteikt jonu starojumu – bija saistīta ar to ietekmi uz gaistošo gāzu jonizācijas līmeni.

1928. gadā vācu zinātnieks Valters Millers, strādājot ar Geigeru un viņa vadībā, izveidoja vairākus skaitītājus, kas reģistrēja jonizējošās daļiņas. Ierīces bija nepieciešamas turpmākai radiācijas izpētei. Fizika, kas ir eksperimentu zinātne, nevarētu pastāvēt bez mērīšanas struktūrām. Tika atklāti tikai daži starojumi: γ, β, α. Ģēģera uzdevums bija izmērīt visu veidu starojumu ar jutīgiem instrumentiem.

Geigera-Mullera skaitītājs ir vienkāršs un lēts radioaktīvais sensors. Tas nav precīzs instruments, kas uztver atsevišķas daļiņas. Metode mēra kopējo jonizējošā starojuma piesātinājumu. Fiziķi to izmanto kopā ar citiem sensoriem, lai, veicot eksperimentus, iegūtu precīzus aprēķinus.

Mazliet par jonizējošo starojumu

Varētu uzreiz ķerties pie detektora apraksta, taču tā darbība liksies nesaprotama, ja par jonizējošo starojumu zināsi maz. Kad notiek starojums, uz vielu rodas endotermiska iedarbība. Enerģija to veicina. Piemēram, ultravioletie vai radioviļņi nepieder pie šāda starojuma, bet cietā ultravioletā gaisma gan. Šeit tiek noteikta ietekmes robeža. Veidu sauc par fotonisku, un paši fotoni ir γ-kvanti.

Ernsts Rezerfords enerģijas emisijas procesus sadalīja 3 veidos, izmantojot instalāciju ar magnētiskais lauks:

• γ - fotons;
• α ir hēlija atoma kodols;
• β ir augstas enerģijas elektrons.

Jūs varat pasargāt sevi no α daļiņām ar papīru. β iekļūt dziļāk. Iespiešanās spēja γ ir visaugstākā. Neitroni, par kuriem zinātnieki uzzināja vēlāk, ir bīstamas daļiņas. Viņi darbojas vairāku desmitu metru attālumā. Ņemot elektrisko neitralitāti, tie nereaģē ar dažādu vielu molekulām.

Taču neitroni viegli sasniedz atoma centru, izraisot tā iznīcināšanu, kā rezultātā veidojas radioaktīvie izotopi. Izotopiem sadaloties, tie rada jonizējošo starojumu. No cilvēka, dzīvnieka, auga vai neorganiska objekta, kas saņēmis starojumu, starojums izplūst vairākas dienas.

Ģēģera skaitītāja dizains un darbības princips

Ierīce sastāv no metāla vai stikla caurules, kurā tiek iesūknēta cēlgāze (argona-neona maisījums vai tīras vielas). Caurulē nav gaisa. Gāzi pievieno zem spiediena un satur spirta un halogēna piejaukumu. Visā caurulē ir izstiepts vads. Paralēli tam atrodas dzelzs cilindrs.

Vadu sauc par anodu, un cauruli sauc par katodu. Kopā tie ir elektrodi. Uz elektrodiem tiek pielikts augsts spriegums, kas pats par sevi neizraisa izlādes parādības. Indikators paliks šajā stāvoklī, līdz tā gāzveida vidē parādīsies jonizācijas centrs. Mīnuss ir pievienots no strāvas avota uz cauruli, un plus ir savienots ar vadu, kas virzīts caur augsta līmeņa pretestību. Tas ir par O pastāvīgs uzturs desmitiem simtu voltu.

Kad daļiņa iekļūst caurulē, ar to saduras cēlgāzes atomi. Saskaroties, tiek atbrīvota enerģija, kas atdala elektronus no gāzes atomiem. Tad veidojas sekundārie elektroni, kas arī saduras, radot jaunu jonu un elektronu masu. Elektronu ātrumu pret anodu ietekmē elektriskais lauks. Šī procesa laikā tiek ģenerēta elektriskā strāva.

Sadursmes laikā daļiņu enerģija tiek zaudēta, un jonizēto gāzes atomu padeve beidzas. Kad uzlādētas daļiņas nonāk gāzizlādes Geigera skaitītājā, caurules pretestība samazinās, nekavējoties samazinot spriegumu vidus skaldīšanas punktā. Tad pretestība atkal palielinās - tas nozīmē sprieguma atjaunošanos. Impulss kļūst negatīvs. Ierīce rāda impulsus, un mēs varam tos saskaitīt, tajā pašā laikā novērtējot daļiņu skaitu.

Ģēģera skaitītāju veidi

Pēc dizaina Geigera skaitītāji ir divu veidu: plakanie un klasiskie.

Klasiskā

Izgatavots no plānas gofrēta metāla. Gofrēšanas dēļ caurule iegūst stingrību un izturību pret ārējām ietekmēm, kas novērš tās deformāciju. Caurules gali ir aprīkoti ar stikla vai plastmasas izolatoriem, kas satur vāciņus izvadīšanai uz ierīcēm.

Laka tiek uzklāta uz caurules virsmas (izņemot vadus). Klasiskais skaitītājs tiek uzskatīts par universālu mērīšanas detektoru ikvienam zināmas sugas starojums. Īpaši attiecībā uz γ un β.

Plakans

Jutīgiem mērītājiem mīksta beta starojuma reģistrēšanai ir atšķirīgs dizains. Nelielā beta daļiņu skaita dēļ to organismā ir plakana forma. Ir vizlas logs, kas vāji bloķē β. BETA-2 sensors ir vienas no šīm ierīcēm nosaukums. Citu plakano skaitītāju īpašības ir atkarīgas no materiāla.

Geigera skaitītāja parametri un darbības režīmi

Lai aprēķinātu skaitītāja jutību, novērtējiet parauga mikrorentgenu skaita attiecību pret šī starojuma signālu skaitu. Ierīce nemēra daļiņas enerģiju, tāpēc tā nesniedz absolūti precīzu novērtējumu. Ierīces tiek kalibrētas, izmantojot paraugus no izotopu avotiem.

Jums arī jāaplūko šādi parametri:

Darba zona, ieejas logu zona

Indikatora zonas īpašības, caur kurām iziet mikrodaļiņas, ir atkarīgas no tā lieluma. Jo plašāks laukums, jo vairāk daļiņu tiks noķerts.

Darba spriegums

Spriegumam jāatbilst vidējiem parametriem. Pati darbības raksturlielums ir fiksēto impulsu skaita atkarības no sprieguma plakanā daļa. Tās otrais nosaukums ir plato. Šajā brīdī ierīce sasniedz maksimālo aktivitāti un tiek saukta par mērījuma augšējo robežu. Vērtība - 400 volti.

Darba platums

Darba platums ir starpība starp plaknes izejas spriegumu un dzirksteļaizlādes spriegumu. Vērtība ir 100 volti.

Slīpums

Vērtību mēra procentos no impulsu skaita uz 1 voltu. Tas parāda mērījumu kļūdu (statistisko) impulsu skaitā. Vērtība ir 0,15%.

Temperatūra

Temperatūra ir svarīga, jo skaitītājs bieži ir jāizmanto sarežģītos apstākļos. Piemēram, reaktoros. Skaitītāji vispārējai lietošanai: no -50 līdz +70 C pēc Celsija.

Darba resurss

Resursu raksturo visu impulsu kopskaits, kas reģistrēts līdz brīdim, kad ierīces rādījumi kļūst nepareizi. Ja ierīce satur organiskās vielas pašizdzēsšanai, impulsu skaits būs viens miljards. Resursu ir lietderīgi aprēķināt tikai darba sprieguma stāvoklī. Uzglabājot ierīci, plūsmas ātrums apstājas.

Atveseļošanās laiks

Tas ir laiks, kas nepieciešams ierīcei, lai vadītu elektrību pēc reakcijas uz jonizējošo daļiņu. Impulsu frekvencei ir augšējā robeža, kas ierobežo mērījumu diapazonu. Vērtība ir 10 mikrosekundes.

Atkopšanas laika (saukta arī par mirušo laiku) dēļ ierīce var neizdoties izšķirošā brīdī. Lai novērstu pārtēriņu, ražotāji uzstāda svina ekrānus.

Vai skaitītājam ir fons?

Fons tiek mērīts svina kamerā ar biezām sienām. Parastā vērtība ir ne vairāk kā 2 impulsi minūtē.

Kas un kur izmanto radiācijas dozimetrus?

IN rūpnieciskā mērogā Viņi ražo daudzas Geigera-Mullera skaitītāju modifikācijas. To ražošana sākās PSRS laikā un turpinās tagad, bet Krievijas Federācijā.

Ierīce tiek izmantota:

• kodolrūpniecības objektos;
• zinātniskajos institūtos;
• medicīnā;
• mājās.

Pēc avārijas Černobiļas atomelektrostacijā dozimetrus iegādājās arī ierindas pilsoņi. Visām ierīcēm ir Geigera skaitītājs. Šādi dozimetri ir aprīkoti ar vienu vai divām caurulēm.

Vai ir iespējams izgatavot Geigera skaitītāju ar savām rokām?

Pašam izgatavot skaitītāju ir grūti. Jums ir nepieciešams radiācijas sensors, bet ne visi to var iegādāties. Pati skaitītāju shēma ir zināma jau sen - fizikas mācību grāmatās, piemēram, tā ir arī iespiesta. Tomēr tikai īsts "kreilis" varēs atveidot ierīci mājās.

Talantīgi pašmācības meistari ir iemācījušies izgatavot aizvietotāju skaitītājam, kas spēj arī izmērīt gamma un beta starojumu, izmantojot dienasgaismas spuldzi un kvēlspuldzi. Viņi izmanto arī transformatorus no bojātām iekārtām, Geigera cauruli, taimeri, kondensatoru, dažādas plates un rezistorus.

Secinājums

Diagnosticējot starojumu, jāņem vērā paša skaitītāja fons. Pat ar pienācīga biezuma svina aizsardzību reģistrācijas ātrums netiek atiestatīts. Šai parādībai ir izskaidrojums: aktivitātes cēlonis ir kosmiskais starojums, kas iekļūst caur svina slāņiem. Katru minūti virs Zemes virsmas lido mioni, kurus skaitītājs reģistrē ar 100% varbūtību.

Ir vēl viens fona avots - pašas ierīces uzkrātais starojums. Tāpēc saistībā ar Ģēģera skaitītāju der runāt arī par nodilumu. Jo vairāk starojuma ierīce ir uzkrājusi, jo zemāka ir tās datu ticamība.

Geigera-Mullera gāzizlādes skaitītāja shematisks dizains ir parādīts attēlā. 5.4. Skaitītājs ir izgatavots metāla cilindra formā, kas kalpo kā katods UZ, diametrs mm. Anods A tiek izmantota plāna tērauda stieple ar diametru mm, kas izstiepta gar cilindra asi un izolēta no katoda ar izolācijas spraudņiem P. Cilindrs ir piepildīts ar argonu pazeminātā spiedienā ( 100 mmHg), pievienojot nelielu daudzumu ( 0,5 %) etilspirta vai halogēnu tvaiki.

Attēlā 5.4. attēlā parādīta shēmas shēma skaitītāja pievienošanai, lai izpētītu tā strāvas-sprieguma raksturlielumus. No EML avota elektrodiem tiek piegādāts pastāvīgs spriegums e. Strāvas daudzumu, kas iet caur gāzi, mēra ar sprieguma kritumu mērīšanas pretestībā R.

Pieņemsim, ka gāze tiek pakļauta pastāvīgas intensitātes starojumam (jonizatoram). Jonizatora darbības rezultātā gāze iegūst zināmu elektrovadītspēju un ķēdē plūst strāva, kuras atkarība no pielietotā sprieguma ir parādīta
rīsi. 5.5.

Pie zema sprieguma strāva, kas iet caur ierīci, ir maza. Ir iespējams reģistrēt tikai caurbraukšanas radīto kopējo strāvu liels skaits daļiņas. Ierīces, kas darbojas šajā režīmā, tiek izsauktas jonizācijas kameras. Šis režīms atbilst apgabaliem es Un II.

Atrašanās vieta ieslēgta es strāva palielinās proporcionāli spriegumam, t.i. Oma likums ir izpildīts. Šajā zonā vienlaikus ar jonizācijas procesu apgrieztais process– rekombinācija (pozitīvo jonu un elektronu savienošana savā starpā, veidojot neitrālas daļiņas).

Turpmāk palielinoties spriegumam, strāvas pieaugums palēninās un pilnībā apstājas (sadaļa II). Rodas piesātinājuma strāva. Piesātinājuma strāva ir maksimālā vērtība strāva, kad visi ārējā jonizatora radītie joni un elektroni laika vienībā sasniedz elektrodus vienā laikā. Piesātinājuma strāvas lielumu nosaka jonizatora jauda. Piesātinājuma strāva ir jonizatora jonizējošās iedarbības mērs: ja jonizatora darbība tiek pārtraukta, apstāsies arī izlāde.

Turpinot pieaugt spriegumam, strāva palielinās diezgan lēni (sadaļa III). Pie augsta sprieguma elektroni, kas rodas ārējā jonizatora iedarbībā, ko spēcīgi paātrina elektriskais lauks, saduras ar neitrālām gāzes molekulām un jonizē tās. Tā rezultātā veidojas sekundārie elektroni un pozitīvie joni. Sekundārie elektroni, paātrināti elektriskais lauks, var atkārtoti jonizēt gāzes molekulas. Kopējais skaits elektroni un joni palielināsies kā lavīna, elektroniem virzoties uz anodu (šo procesu sauc trieciena jonizācija). Skaitītāji, kas darbojas šajā zonā ( III), tiek saukti proporcionāls.

Tiek saukts elektronu skaits, kas sasniedz anodu, dalīts ar primāro elektronu skaitu gāzes pieauguma koeficients. Gāzes pieaugums strauji palielinās, palielinoties spriegumam, un pie augsta sprieguma tas sāk būt atkarīgs no primāro elektronu skaita. Šajā gadījumā skaitītājs pārslēdzas no proporcionālā režīma uz režīmu ierobežota proporcionalitāte(sižets IV). Šajā jomā nestrādā neviens grāmatvedis.

Pie vēl lielāka sprieguma vismaz viena jonu pāra parādīšanās noved pie pašizlādes sākuma (spriegumu, pie kura notiek pašnoturīga izlāde, sauc pārrāvuma spriegums). Strāva pārstāj būt atkarīga no sākotnēji izveidoto jonu skaita un atklāto daļiņu enerģijas. Skaitītājs sāk darboties Geigera režīmā (sadaļa V). Tiek saukta ierīce, kas darbojas šajā jomā Ģēģera-Mullera skaitītājs. Strāvas stipruma neatkarība no jonizējošo daļiņu enerģijas padara Geigera-Mullera skaitītājus ērtus ierakstīšanai b- daļiņas ar nepārtrauktu spektru.

Turpmāks sprieguma pieaugums noved pie tā rašanās nepārtraukta gāzes izlāde. Strāva šajā gadījumā strauji palielinās (sadaļa VI), un skaitītājs var neizdoties.

Tādējādi Geigera-Mullera skaitītājs darbojas pēc iekšējās gāzes pastiprināšanas principa. Ja skaitītājam tiek pieslēgts augsts spriegums, lauks pie tievās vītnes (anoda) ir ārkārtīgi neviendabīgs. Lielā potenciāla gradienta dēļ uzlādētu daļiņu, kas nonāk skaitītājā, lauks paātrina līdz enerģijai, kas pārsniedz 30 eV. Pie šādas daļiņas enerģijas sāk darboties triecienjonizācijas mehānisms, kura dēļ elektroni vairojas skaitā līdz lavīnai. Rezultātā pie anoda slodzes pretestības veidojas negatīvs impulss. Elektronu lavīna var rasties no viena elektrona, kas iesprostots starp katodu un anodu.

Geigera-Mullera skaitītāja raksturlielumi

Efektivitāte skaitītājs ir reģistrēto daļiņu skaita attiecība pret pilns numurs daļiņas, kas iet caur to. Elektronu skaitītāja efektivitāte var sasniegt 99,9 %. Reģistrācija g-starus izvada caur ātriem elektroniem, kas veidojas absorbcijas vai izkliedes laikā g-kvanti kastē. Skaitītāju efektivitāte līdz g-kvanti parasti ir aptuveni %.

Svarīga skaitītāja īpašība ir fons. fons izsaukt instrumenta rādījumus, ja nav pētāmo starojuma avotu. Skaitītāja fons ir saistīts ar: kosmisko starojumu; radioaktīvo vielu klātbūtne vidi, ieskaitot materiālus, no kuriem izgatavots skaitītājs; spontānas izlādes skaitītājā (viltus impulsi). Parasti dažādu dizainu Geigera-Muller skaitītājiem fons svārstās impulsu/min robežās. Izmantojot īpašas metodes, ir iespējams samazināt fonu par lielumu.

Geigera-Mullera skaitītājs var noteikt tikai vienu daļiņu. Lai reģistrētu nākamo daļiņu, vispirms ir jāizdzēš pašizlāde. Tāpēc svarīga īpašība skaitītājs ir miris laiks t– skaitītāja dīkstāves laiks, kurā gāzizlāde tiek dzēsta. Parasti mirušais laiks ir s kārtībā.

Gāzes izlādes dzēšanu skaitītājā var veikt divos veidos:

1) ievadot gāzē sarežģītu savienojumu organiskais savienojums. Daudzas sarežģītas molekulas ir necaurredzamas ultravioletajam starojumam un neļauj attiecīgajiem kvantiem sasniegt katodu. Enerģija, ko joni izdala pie katoda, šādu vielu klātbūtnē tiek tērēta nevis elektronu izraušanai no katoda, bet gan molekulu disociācijai. Neatkarīgas izlādes rašanās šādos apstākļos kļūst neiespējama;

2) izmantojot pretestību. Šī metode ir izskaidrojama ar to, ka, izlādes strāvai plūstot caur pretestību, pāri tai rodas liels sprieguma kritums. Rezultātā tikai daļa no pielietotā sprieguma nokrīt uz starpelektrodu spraugu, kas izrādās nepietiekams, lai uzturētu izlādi.

Nāves laiks ir atkarīgs no daudziem faktoriem: skaitītāja sprieguma līmeņa; pildgāzes sastāvs; dzēšanas metode; kalpošanas laiks; temperatūra utt. Tāpēc ir grūti aprēķināt.

Viena no vienkāršākajām metodēm mirušā laika eksperimentālai noteikšanai ir divu avotu metode.

Kodolpārveidojumiem un starojuma mijiedarbībai ar vielu ir statistisks raksturs. Līdz ar to pastāv zināma varbūtība, ka divas vai vairākas daļiņas nonāks pret skaitītāju nāves laikā t, kas tiks reģistrēta kā viena daļiņa. Pieņemsim, ka skaitītāja efektivitāte ir 100 %. Ļaut ir vidējais ātrums, kas sasniedz daļiņu skaitītāju. n– vidējais skaitīšanas ātrums (laika vienībā reģistrēto daļiņu skaits). Laikā t daļiņas tiks reģistrētas. Kopējais mirušais laiks t būs , un nesaskaitīto daļiņu skaits būs vienāds ar . Mēs pieņemsim, ka skaitītājā ienākošo daļiņu skaits būs vienāds ar reģistrēto un nesaskaitīto daļiņu summu.

Vācu fiziķa Hansa Vilhelma Geigera 1908. gadā izgudroto ierīci, kas spēj noteikt, mūsdienās plaši izmanto. Iemesls tam ir ierīces augstā jutība un spēja noteikt visdažādāko starojumu. Vienkārša darbība un zemās izmaksas ļauj ikvienam, kurš nolemj patstāvīgi izmērīt radiācijas līmeni, iegādāties Geigera skaitītāju jebkurā laikā un vietā. Kāda ir šī ierīce un kā tā darbojas?

Geigera skaitītāja darbības princips

Tās dizains ir diezgan vienkāršs. Gāzu maisījums, kas sastāv no neona un argona, tiek iesūknēts noslēgtā cilindrā ar diviem elektrodiem, kas viegli jonizējas. Tas tiek padots uz elektrodiem (apmēram 400V), kas pats par sevi neizraisa nekādas izlādes parādības līdz pašam brīdim, kad ierīces gāzveida vidē sākas jonizācijas process. Daļiņu parādīšanās, kas ierodas no ārpuses, noved pie tā, ka primārie elektroni, kas paātrināti attiecīgajā laukā, sāk jonizēt citas gāzveida vides molekulas. Rezultātā reibumā elektriskais lauks notiek lavīnai līdzīga jaunu elektronu un jonu veidošanās, kas strauji palielina elektronu jonu mākoņa vadītspēju. Geigera skaitītāja gāzes vidē notiek izlāde. Impulsu skaits, kas notiek noteiktā laika periodā, ir tieši proporcionāls atklāto daļiņu skaitam. Tas kopumā ir Ģēģera skaitītāja darbības princips.

Reversais process, kura rezultātā gāzveida vide atgriežas sākotnējā stāvoklī, notiek pats par sevi. Halogēnu ietekmē (parasti tiek izmantots broms vai hlors) šajā vidē notiek intensīva lādiņu rekombinācija. Šis process notiek daudz lēnāk, un tāpēc laiks, kas nepieciešams, lai atjaunotu Geigera skaitītāja jutīgumu, ir ļoti svarīgs ierīces pases raksturojums.

Neskatoties uz to, ka Geigera skaitītāja darbības princips ir diezgan vienkāršs, tas spēj reaģēt uz lielāko daļu jonizējošo starojumu. dažādi veidi. Tie ir α-, β-, γ-, kā arī rentgena stari, neitroni un viss ir atkarīgs no ierīces konstrukcijas. Tādējādi Geigera skaitītāja ievades logs, kas spēj noteikt α- un mīksto β-starojumu, ir izgatavots no vizlas ar biezumu no 3 līdz 10 mikroniem. Atklāšanai tas ir izgatavots no berilija, bet ultravioletais ir izgatavots no kvarca.

Kur tiek izmantots Geigera skaitītājs?

Geigera skaitītāja darbības princips ir mūsdienu dozimetru darbības pamats. Šīs mazās ierīces, kurām ir salīdzinoši zemas izmaksas, ir diezgan jutīgas un spēj parādīt rezultātus viegli saprotamās mērvienībās. Lietošanas vienkāršība ļauj šīs ierīces izmantot pat tiem, kam ir ļoti maz izpratnes par dozimetriju.

Atkarībā no iespējām un mērījumu precizitātes dozimetri var būt profesionāli vai mājsaimniecības. Ar viņu palīdzību jūs varat savlaicīgi un efektīvi noteikt esošo avotu jonizētais starojums gan ārā, gan iekštelpās.

Šīs ierīces, kuru darbībā tiek izmantots Geigera skaitītāja princips, var operatīvi sniegt bīstamības signālu, izmantojot gan vizuālos, gan audio vai vibrācijas signālus. Tādējādi jūs vienmēr varat pārbaudīt pārtiku, apģērbu, pārbaudīt mēbeles, aprīkojumu, celtniecības materiālus utt., lai pārliecinātos, ka nav cilvēka ķermenim kaitīga starojuma.