Geiger-Müller sayacının yapısı ve çalışma prensibi

İÇİNDE son zamanlarda, dikkat radyasyon güvenliğiÜlkemizdeki sıradan vatandaşların sayısı giderek artıyor. Ve bu sadece Çernobil nükleer santralindeki trajik olaylarla ve bunun sonraki sonuçlarıyla değil, aynı zamanda gezegenin şu veya bu yerinde periyodik olarak meydana gelen çeşitli olay türleriyle de bağlantılıdır. Bu bağlamda geçen yüzyılın sonunda cihazlar ortaya çıkmaya başladı. Evsel amaçlar için radyasyonun dozimetrik izlenmesi. Ve bu tür cihazlar birçok insanın yalnızca sağlığını değil, bazen hayatlarını da kurtardı ve bu yalnızca dışlama bölgesine bitişik bölgeler için geçerli değil. Bu nedenle radyasyon güvenliği sorunları bugüne kadar ülkemizin her yerinde geçerlidir.

İÇİNDE Tüm evlerde ve neredeyse tüm profesyonel modern dozimetreler . Başka bir deyişle dozimetrenin hassas elemanı denilebilir. Bu cihaz 1908 yılında Alman fizikçi Hans Geiger tarafından icat edildi ve yirmi yıl sonra bu gelişme başka bir fizikçi Walter Muller tarafından geliştirildi ve bu cihazın bugüne kadar kullanılan prensibi budur.

N Bazı modern dozimetrelerde aynı anda dört sayaç bulunur; bu, cihazın ölçüm doğruluğunu ve hassasiyetini artırmanın yanı sıra ölçüm süresini kısaltmayı da mümkün kılar. Geiger-Muller sayaçlarının çoğu gama radyasyonunu, yüksek enerjili beta radyasyonunu ve X ışınlarını tespit etme kapasitesine sahiptir. Ancak yüksek enerjili alfa parçacıklarının belirlenmesine yönelik özel gelişmeler vardır. Dozimetreyi yalnızca üç radyasyon türünden en tehlikelisi olan gama radyasyonunu tespit edecek şekilde yapılandırmak için, hassas oda kurşun veya diğer çelikten yapılmış özel bir muhafaza ile kaplanır, bu da beta parçacıklarının radyasyonun içine nüfuz etmesinin kesilmesini mümkün kılar. tezgah.

İÇİNDE Ev ve profesyonel kullanıma yönelik modern dozimetrelerde SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 gibi sensörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Onlar farklı genel boyutlar kameralar ve diğer parametreler, 20 sensörden oluşan hat şu şekilde karakterize edilir: aşağıdaki boyutlar, uzunluk 110 mm, çap 11 mm ve 21. model için uzunluk 20-22 mm ve çap 6 mm'dir. Kamera boyutu ne kadar büyük olursa, o kadar büyük olacağını anlamak önemlidir. Daha radyoaktif elementler içinden uçacak ve hassasiyeti ve doğruluğu artacaktır. Yani 20. seri sensörler için boyutlar 21. seriye göre 8-10 kat daha büyük ve yaklaşık olarak aynı oranlarda hassasiyet farkı yaşayacağız.

İLE Bir Geiger sayacının tasarımı şematik olarak aşağıdaki gibi açıklanabilir. İçine inert bir gazın (örneğin argon, neon veya bunların karışımları) pompalandığı silindirik bir kaptan oluşan bir sensör. minimum basınç Bu, katot ile anot arasında elektrik deşarjının oluşmasını kolaylaştırmak için yapılır. Katot, çoğunlukla hassas sensörün metal gövdesinin tamamıdır ve anot, yalıtkanların üzerine yerleştirilmiş küçük bir teldir. Bazen katot ayrıca paslanmaz çelikten veya kurşundan yapılmış koruyucu bir muhafazaya sarılır; bu, sayacı yalnızca gama kuantasını tespit edecek şekilde yapılandırmak için yapılır.

D la ev kullanımı, şu anda en sık uç sensörler kullanılmaktadır (örneğin, Beta-1, Beta-2). Bu tür sayaçlar, alfa parçacıklarını bile tespit edip kaydedebilecek şekilde tasarlanmıştır. Böyle bir sayaç, içinde elektrotların bulunduğu düz bir silindirdir ve yalnızca 12 mikron kalınlığında mika filmden yapılmış bir giriş (çalışma) penceresidir. Bu tasarım, yüksek enerjili alfa parçacıklarının ve düşük enerjili beta parçacıklarının (yakın mesafeden) tespit edilmesini mümkün kılar. Bu durumda Beta-1 ve Beta 1-1 sayaçlarının çalışma penceresinin alanı 7 m2'dir. Beta-2 cihazı için mika çalışma penceresinin alanı Beta-1'inkinden 2 kat daha büyüktür, belirlemek vb. için kullanılabilir.

e Geiger sayıcı odasının çalışma prensibinden bahsedecek olursak kısaca şu şekilde anlatılabilir. Etkinleştirildiğinde katot ve anot beslenir yüksek voltaj(yaklaşık 350 - 475 volt), bir yük direnci aracılığıyla, ancak dielektrik görevi gören inert gaz nedeniyle aralarında herhangi bir boşalma meydana gelmez. Odaya girdiğinde enerjisi, oda gövdesinin veya katodun malzemesinden serbest bir elektronu çıkarmak için yeterlidir; bu elektron, bir çığ gibi, çevredeki inert gazdan serbest elektronları dışarı atmaya başlar ve iyonlaşması meydana gelir. sonuçta elektrotlar arasında bir deşarja yol açar. Devre kapalıdır ve bu gerçek, cihazın mikro devresi kullanılarak kaydedilebilir; bu, bir gama kuantumu veya x-ışını radyasyonunun tespit edilmesi gerçeğidir. Kamera daha sonra sıfırlanarak bir sonraki parçacığın tespit edilmesine olanak tanır.

H Haznedeki deşarj işlemini durdurmak ve hazneyi bir sonraki parçacığın kaydedilmesi için hazırlamak için iki yol vardır; bunlardan biri, elektrotlara verilen voltaj beslemesinin çok kısa bir süre için durdurulması gerçeğine dayanır, bu da durur. Gaz iyonizasyon süreci. İkinci yöntem, inert gaza, örneğin iyot, alkol ve diğer maddeler gibi başka bir maddenin eklenmesine dayanır ve bunlar, elektrotlar üzerindeki voltajın azalmasına neden olur, bu da daha fazla iyonlaşma sürecini durdurur ve kamera mümkün olur. Bir sonraki radyoaktif elementi tespit etmek için. Bu yöntem yüksek kapasiteli bir yük direnci kullanır.

P ölçüm odasındaki deşarjların sayısı ve ölçülen alandaki veya belirli bir nesneden gelen radyasyon seviyesi değerlendirilebilir.

Geiger sayacı

Yumuşak β-radyasyonunu ölçmek için mika pencereli Geiger sayacı SI-8B (SSCB). Pencere şeffaftır, altında spiral tel elektrotu görebilirsiniz; diğer elektrot ise cihazın gövdesidir.

Ek olarak elektronik devre sayaca güç sağlar (genellikle en az 300), gerekirse deşarj iptalini sağlar ve sayaç üzerinden yapılan deşarjların sayısını sayar.

Geiger sayaçları kendi kendine sönmeyen ve kendi kendine sönen (gerekli olmayan) olarak ikiye ayrılır. harici devre taburculuğun sona ermesi).

Sayacın hassasiyeti, gazın bileşimi, hacmi, duvarlarının malzemesi ve kalınlığı ile belirlenir.

Not

Tarihsel nedenlerden dolayı, bu terimin Rusça ve İngilizce versiyonları ile sonraki terimler arasında bir tutarsızlık bulunduğunu belirtmek gerekir:

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı.

2010.

Diğer sözlüklerde “Geiger sayacının” ne olduğunu görün: Geiger-Müller sayacı

- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Geiger Müller sayacı; Geiger Müller sayaç tüpü vok. Geiger Müller Zählrohr, n; GM Zählrohr, n rus. Geiger Muller sayacı, m pranc. Geiger Müller'in bilgisayarı, m; tüp … Fizikos terminų žodynas Geiger-Muller bit sayacı - - Konular petrol ve gaz endüstrisi EN elektronik darbe yüksekliği analizörü ...

Teknik Çevirmen Kılavuzu

- ... Vikipedi - (Geiger-Müller sayacı), hacminden bir yük geçtiğinde tetiklenen bir gaz deşarj dedektörü. h c. Sinyalin büyüklüğü (akım darbesi), hc'nin enerjisine bağlı değildir (cihaz kendi kendine deşarj modunda çalışır). G.s. 1908'de Almanya'da icat edildi... ...

Fiziksel ansiklopedi İyonlaştırıcı radyasyonu (a – ve b parçacıkları, g kuantası, ışık ve x-ışını kuantumu, kozmik radyasyon parçacıkları vb.) tespit etmek için gaz boşaltma cihazı. Geiger-Müller sayacı hava geçirmez şekilde kapatılmış bir cam tüptür.

Teknoloji ansiklopedisi Geiger sayacı - Geiger sayacı Geiger sayacı, gaz deşarjlı parçacık dedektörü. Bir parçacık veya g kuantum hacmine girdiğinde tetiklenir. 1908 yılında Alman fizikçi H. Geiger tarafından icat edildi ve Alman fizikçi W. Muller ile birlikte geliştirildi. Geiger... ...

Geiger sayacı, gaz deşarjlı parçacık dedektörü. Bir parçacık veya g kuantum hacmine girdiğinde tetiklenir. 1908 yılında Alman fizikçi H. Geiger tarafından icat edildi ve Alman fizikçi W. Muller ile birlikte geliştirildi. Geiger sayacı uygulandı... ... Modern ansiklopedi

Çeşitli radyoaktif ve diğer iyonlaştırıcı radyasyon türlerini tespit etmek ve incelemek için gaz deşarj cihazı: α ve β parçacıkları, γ kuantumu, ışık ve X-ışını kuantumu, parçacıklar yüksek enerji kozmik ışınlarda (bkz. Kozmik ışınlar) ve ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

- [ismiyle Almanca. fizikçiler H. Geiger (H. Geiger; 1882 1945) ve W. Muller (W. Muller; 1905 79)] radyoaktif ve diğer iyonlaştırıcı radyasyonun (a ve beta parçacıkları, kuantum, ışık ve x-ışını kuantumu, kozmik parçacıklar... ... Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü

Sayaç, bir şeyi saymak için kullanılan bir cihazdır. Sayaç (elektronik) sürekli toplama kullanarak birbirini takip eden olayların sayısını (örneğin darbeler) saymak veya birikim derecesini belirlemek için kullanılan bir cihaz ... ... Vikipedi

1908 yılında Alman fizikçi Hans Geiger, Ernst Rutherford'a ait kimya laboratuvarlarında çalıştı. Orada ayrıca iyonize bir oda olan yüklü parçacık sayacını test etmeleri istendi. Oda, gazla doldurulmuş bir elektrik kondansatörüydü. yüksek basınç. Pierre Curie de bu cihazı pratikte gazlardaki elektriği inceleyerek kullandı. Geiger'in iyonların radyasyonunu tespit etme fikri, bunların uçucu gazların iyonizasyon seviyesi üzerindeki etkisiyle ilişkiliydi.

1928'de Geiger ile birlikte ve onun altında çalışan Alman bilim adamı Walter Müller, iyonlaştırıcı parçacıkları kaydeden birkaç sayaç yarattı. Cihazlara daha fazla radyasyon araştırması için ihtiyaç duyuldu. Bir deney bilimi olan fizik, yapıları ölçmeden var olamaz. Yalnızca birkaç radyasyon keşfedildi: γ, β, α. Geiger'in görevi her türlü radyasyonu hassas aletlerle ölçmekti.

Geiger-Muller sayacı basit ve ucuz bir radyoaktif sensördür. Bireysel parçacıkları yakalayan hassas bir alet değildir. Teknik, iyonlaştırıcı radyasyonun toplam doygunluğunu ölçer. Fizikçiler deneyler yaparken doğru hesaplamalar yapabilmek için bunu diğer sensörlerle birlikte kullanırlar.

İyonlaştırıcı radyasyon hakkında biraz

Doğrudan dedektörün tanımına geçebiliriz, ancak iyonlaştırıcı radyasyon hakkında çok az şey biliyorsanız, çalışması anlaşılmaz görünecektir. Radyasyon oluştuğunda madde üzerinde endotermik bir etki meydana gelir. Enerji buna katkıda bulunur. Örneğin ultraviyole veya radyo dalgaları bu radyasyona ait değildir, ancak sert ultraviyole ışık bu radyasyona aittir. Burada etkinin sınırı belirlenir. Bu türe fotonik denir ve fotonların kendisi de γ-kuantumdur.

Ernst Rutherford, bir kurulum kullanarak enerji emisyon süreçlerini 3 türe ayırdı. manyetik alan:

• γ - foton;
• α, bir helyum atomunun çekirdeğidir;
• β yüksek enerjili bir elektrondur.

Kendinizi kağıtla α parçacıklarından koruyabilirsiniz. β daha derine nüfuz eder. Penetrasyon yeteneği γ en yüksektir. Bilim adamlarının daha sonra öğrendiği nötronlar tehlikeli parçacıklardır. Onlarca metrelik bir mesafede hareket ediyorlar. Elektriksel nötrlüğe sahip oldukları için farklı maddelerin molekülleriyle reaksiyona girmezler.

Ancak nötronlar kolaylıkla atomun merkezine ulaşarak atomun yok olmasına neden olur ve bu da radyoaktif izotopların oluşmasına neden olur. İzotoplar bozundukça iyonlaştırıcı radyasyon oluştururlar. Radyasyon alan bir insandan, hayvandan, bitkiden veya inorganik nesneden gelen radyasyon birkaç gün sürer.

Geiger sayacının tasarımı ve çalışma prensibi

Cihaz, içine soy gazın (argon-neon karışımı veya saf maddeler) pompalandığı metal veya cam bir tüpten oluşur. Tüpte hava yok. Gaz basınç altında eklenir ve alkol ve halojen karışımı içerir. Boru boyunca gerilmiş bir tel vardır. Ona paralel bir demir silindir yerleştirilmiştir.

Kabloya anot, tüpe ise katot adı verilir. Birlikte elektrotlardır. Elektrotlara, kendi başına deşarj olgusuna neden olmayan yüksek bir voltaj uygulanır. Gösterge, gaz ortamında bir iyonizasyon merkezi görünene kadar bu durumda kalacaktır. Güç kaynağından tüpe bir eksi bağlanır ve yüksek seviyeli bir dirençle yönlendirilen tele bir artı bağlanır. bu yaklaşık O sürekli beslenme onlarca yüzlerce volt.

Bir parçacık tüpe girdiğinde soy gaz atomları onunla çarpışır. Temas üzerine, gaz atomlarından elektronları uzaklaştıran enerji açığa çıkar. Daha sonra ikincil elektronlar oluşur ve bunlar da çarpışarak yeni iyon ve elektronlardan oluşan bir kütle oluşturur. Elektronların anoda doğru hızı elektrik alanından etkilenir. Bu işlem sırasında bir elektrik akımı üretilir.

Çarpışma sırasında parçacıkların enerjisi kaybolur ve iyonize gaz atomlarının beslenmesi sona erer. Yüklü parçacıklar gaz deşarjlı bir Geiger sayacına girdiğinde tüpün direnci düşer ve fizyonun orta noktasındaki voltaj anında düşer. Daha sonra direnç tekrar artar - bu, voltajın restorasyonunu gerektirir. Momentum negatif olur. Cihaz darbeleri gösteriyor ve biz bunları sayarken aynı zamanda parçacık sayısını da tahmin edebiliyoruz.

Geiger sayacı türleri

Tasarım gereği Geiger sayaçları iki tiptedir: düz ve klasik.

Klasik

İnce oluklu metalden yapılmıştır. Olukluluk nedeniyle boru, deformasyonunu önleyen dış etkenlere karşı sertlik ve direnç kazanır. Borunun uçları, cihazlara çıkış için kapaklar içeren cam veya plastik izolatörlerle donatılmıştır.

Borunun yüzeyine (uçlar hariç) vernik uygulanır. Klasik sayaç herkes için evrensel bir ölçüm dedektörü olarak kabul edilir bilinen türler radyasyon. Özellikle γ ve β için.

Düz

Yumuşak beta radyasyonunu kaydetmeye yönelik hassas ölçüm cihazları farklı bir tasarıma sahiptir. Beta parçacıklarının az sayıda olması nedeniyle vücutları düz şekil. β'yı zayıf bir şekilde bloke eden bir mika penceresi vardır. BETA-2 sensörü bu cihazlardan birinin adıdır. Diğer düz tezgahların özellikleri malzemeye bağlıdır.

Geiger sayacı parametreleri ve çalışma modları

Sayacın hassasiyetini hesaplamak için numunedeki mikroröntgen sayısının bu radyasyondan gelen sinyal sayısına oranını tahmin edin. Cihaz parçacığın enerjisini ölçmediği için kesin olarak doğru bir tahmin vermiyor. Cihazlar izotop kaynaklarından alınan numuneler kullanılarak kalibre edilir.

Ayrıca aşağıdaki parametrelere de bakmanız gerekir:

Çalışma alanı, giriş penceresi alanı

Mikropartiküllerin geçtiği indikatör alanının özellikleri büyüklüğüne bağlıdır. Alan ne kadar geniş olursa o kadar çok parçacık yakalanır.

Çalışma gerilimi

Voltaj ortalama spesifikasyonlara uygun olmalıdır. Çalışma karakteristiğinin kendisi, sabit darbe sayısının voltaja bağımlılığının düz kısmıdır. İkinci adı yayladır. Bu noktada cihaz en yüksek aktiviteye ulaşır ve ölçümün üst sınırı olarak adlandırılır. Değer - 400 Volt.

Çalışma genişliği

Çalışma genişliği, düzlem çıkış voltajı ile kıvılcım deşarj voltajı arasındaki farktır. Değer 100 Volt'tur.

Eğim

Değer, 1 volt başına darbe sayısının yüzdesi olarak ölçülür. Nabız sayısında ölçüm hatasını (istatistiksel) gösterir. Değer %0,15'tir.

Sıcaklık

Sıcaklık önemlidir çünkü ölçüm cihazının sıklıkla zor koşullarda kullanılması gerekir. Örneğin reaktörlerde. Sayaçlar genel kullanım: -50 ile +70 C arası.

Çalışma kaynağı

Kaynak, cihaz okumalarının yanlış olduğu ana kadar kaydedilen tüm darbelerin toplam sayısı ile karakterize edilir. Cihaz kendi kendini söndürebilecek organik madde içeriyorsa atım sayısı bir milyar olacaktır. Kaynağın yalnızca çalışma voltajı durumunda hesaplanması uygundur. Cihazı saklarken akış hızı durur.

İyileşme süresi

Bu, bir cihazın iyonlaştırıcı bir parçacığa tepki verdikten sonra elektriği iletmesi için gereken süredir. Darbe frekansında ölçüm aralığını sınırlayan bir üst sınır vardır. Değer 10 mikrosaniyedir.

İyileşme süresi (ölü zaman da denir) nedeniyle cihaz belirleyici bir anda arızalanabilir. Aşımı önlemek için üreticiler kurşun ekranlar kurarlar.

Sayacın bir arka planı var mı?

Arka plan kalın duvarlı bir kurşun odasında ölçülür. Normal değer dakikada 2 atımdan fazla değildir.

Radyasyon dozimetrelerini kim ve nerede kullanıyor?

İÇİNDE endüstriyel ölçek Geiger-Muller sayaçlarının birçok modifikasyonunu üretiyorlar. Üretimleri SSCB döneminde başladı ve şu anda Rusya Federasyonu'nda devam ediyor.

Cihaz kullanılır:

• nükleer endüstri tesislerinde;
• bilimsel enstitülerde;
• tıpta;
• günlük yaşamda.

Çernobil nükleer santralindeki kazanın ardından sıradan vatandaşlar da dozimetre satın aldı. Tüm cihazlarda Geiger sayacı bulunur. Bu tür dozimetreler bir veya iki tüple donatılmıştır.

Kendi elinizle Geiger sayacı yapmak mümkün mü?

Kendiniz bir ölçüm cihazı yapmak zordur. Bir radyasyon sensörüne ihtiyacınız var ama bunu herkes satın alamaz. Sayaç devresinin kendisi uzun zamandır biliniyor - örneğin fizik ders kitaplarında da basılıyor. Ancak, yalnızca gerçek bir "solak" cihazı evde yeniden üretebilir.

Yetenekli, kendi kendini yetiştirmiş zanaatkarlar, bir floresan lamba ve bir akkor lamba kullanarak gama ve beta radyasyonunu da ölçebilen sayacın yerini almayı öğrendiler. Ayrıca bozuk ekipmanlardan transformatörler, bir Geiger tüpü, bir zamanlayıcı, bir kapasitör, çeşitli kartlar ve dirençler kullanırlar.

Çözüm

Radyasyonu teşhis ederken ölçüm cihazının kendi arka planını dikkate almanız gerekir. Uygun kalınlıktaki kurşun korumasıyla bile kayıt hızı sıfırlanmaz. Bu fenomenin bir açıklaması var: Faaliyetin nedeni, kurşun katmanlarından geçen kozmik radyasyondur. Müonlar her dakika Dünya yüzeyi üzerinde uçuyor ve sayaç tarafından %100 olasılıkla kaydediliyor.

Başka bir arka plan kaynağı daha var - cihazın kendisi tarafından biriktirilen radyasyon. Dolayısıyla Geiger sayacıyla ilgili olarak aşınmadan da bahsetmek yerinde olur. Cihaz ne kadar çok radyasyon biriktirirse, verilerinin güvenilirliği de o kadar düşük olur.

Geiger-Muller gaz deşarj sayacının şematik tasarımı Şekil 1'de gösterilmektedir. 5.4. Sayaç katot görevi gören metal bir silindir şeklinde yapılmıştır İLE, çap mm. Anot A silindirin ekseni boyunca gerilmiş ve izolasyon tapaları ile katottan izole edilmiş, mm çapında ince bir çelik tel kullanılır P. Silindir azaltılmış basınçta argonla doldurulur ( 100 mmHg) küçük bir miktar ilavesiyle ( 0,5 %) etil alkol veya halojen buharları.

Şek. Şekil 5.4, ölçüm cihazının akım-gerilim özelliklerini incelemek üzere bağlanmasına yönelik bir devre şemasını göstermektedir. Bir EMF kaynağından elektrotlara sabit bir voltaj sağlanır e. Gazdan geçen akımın miktarı, ölçüm direncindeki voltaj düşüşüyle ​​ölçülür. R.

Gazın sabit yoğunlukta radyasyona (iyonlaştırıcı) maruz kaldığını varsayalım. İyonlaştırıcının hareketinin bir sonucu olarak, gaz bir miktar elektriksel iletkenlik kazanır ve devrede bir akım akar, bunun uygulanan voltaja bağımlılığı şekilde gösterilir.
pirinç. 5.5.

Düşük voltajlarda cihazdan geçen akım küçüktür. Yalnızca geçişin neden olduğu toplam akımı kaydetmek mümkündür büyük sayı parçacıklar. Bu modda çalışan cihazlara denir iyonizasyon odaları. Bu mod aşağıdaki alanlara karşılık gelir: BEN Ve II.

Sitede BEN akım voltajla orantılı olarak artar; Ohm kanunu sağlanmıştır. Bu alanda iyonizasyon işlemiyle eş zamanlı olarak, ters süreç– rekombinasyon (pozitif iyonların ve elektronların nötr parçacıklar oluşturmak üzere birbirleriyle bağlanması).

Gerilimin daha da artmasıyla akımdaki artış yavaşlar ve tamamen durur (bölüm II). Doyma akımı oluşur. Doyma akımı maksimum değer akım, harici iyonlaştırıcı tarafından birim zamanda oluşturulan tüm iyonlar ve elektronlar elektrotlara aynı anda ulaştığında. Doyma akımının büyüklüğü iyonlaştırıcının gücü ile belirlenir. Doyma akımı iyonlaştırıcının iyonlaştırıcı etkisinin bir ölçüsüdür: iyonlaştırıcının hareketi durdurulursa deşarj da duracaktır.

Gerilimin daha da artmasıyla akım oldukça yavaş artar (bölüm III). Yüksek voltajlarda, harici bir iyonlaştırıcının etkisi altında üretilen ve elektrik alanı tarafından kuvvetli bir şekilde hızlandırılan elektronlar, nötr gaz molekülleriyle çarpışır ve onları iyonlaştırır. Sonuç olarak ikincil elektronlar ve pozitif iyonlar oluşur. Hızlandırılmış ikincil elektronlar elektrik alanı, gaz moleküllerini yeniden iyonlaştırabilir. Toplam sayı Elektronlar anoda doğru ilerledikçe elektron ve iyonlar çığ gibi artacaktır (bu işleme denir) darbe iyonizasyonu). Bu alanda çalışan sayaçlar ( III), denir orantılı.

Anoda ulaşan elektron sayısının birincil elektron sayısına bölünmesine denir. gaz kazanç katsayısı. Gaz kazancı artan voltajla hızla artar ve yüksek voltajlarda birincil elektron sayısına bağlı olmaya başlar. Bu durumda sayaç oransal moddan moda geçer. sınırlı orantılılık(komplo IV). Bu alanda çalışan muhasebeci bulunmamaktadır.

Daha da yüksek bir voltajda, en az bir çift iyonun ortaya çıkması, kendi kendine deşarjın başlamasına yol açar (kendi kendine devam eden bir deşarjın meydana geldiği voltaja denir) arıza gerilimi). Akım, başlangıçta oluşan iyonların sayısına ve tespit edilen parçacıkların enerjisine bağlı olmaktan çıkar. Sayaç Geiger modunda çalışmaya başlar (bölüm V). Bu alanda çalışan cihaza denir Geiger-Müller sayacı. Akım gücünün iyonlaştırıcı parçacıkların enerjisinden bağımsız olması, Geiger-Muller sayaçlarını kayıt için uygun hale getirir B-Sürekli bir spektruma sahip parçacıklar.

Gerilimde daha fazla bir artış meydana gelmesine yol açar sürekli gaz deşarjı. Bu durumda akım keskin bir şekilde artar (bölüm VI) ve ölçüm cihazı arızalanabilir.

Böylece Geiger-Müller sayacı dahili gaz amplifikasyonu prensibine göre çalışır. Sayaca yüksek voltaj uygulandığında ince filamanın (anot) yakınındaki alan son derece homojen değildir. Büyük potansiyel gradyanı nedeniyle, sayaca giren yüklü bir parçacık alan tarafından 100'den fazla enerjiye kadar hızlandırılır. 30 eV. Böyle bir parçacık enerjisinde, elektronların sayıca çığ gibi çoğalması nedeniyle darbe iyonizasyon mekanizması çalışmaya başlar. Sonuç olarak anot yük direncinde negatif bir darbe oluşur. Katot ile anot arasında sıkışıp kalan tek bir elektrondan elektron çığı doğabilir.

Geiger-Muller sayacı özellikleri

Yeterlik sayaç, kayıtlı parçacıkların sayısının tam sayı içinden geçen parçacıklar. Elektron sayacı verimliliği ulaşabilir 99,9 %. Kayıt G-Işınlar, soğurma veya saçılma sırasında oluşan hızlı elektronlar aracılığıyla iletilir. G-sayaçtaki kuantum. Sayaçların verimliliği G-quanta genellikle % düzeyindedir.

Sayacın önemli bir özelliği arka plan. arka planÇalışılan radyasyon kaynaklarının yokluğunda cihaz okumalarını çağırın. Sayacın arka planı şunlardan kaynaklanmaktadır: kozmik radyasyon; radyoaktif maddelerin varlığı çevre sayacın yapıldığı malzemeler dahil; sayaçta kendiliğinden boşalmalar (yanlış darbeler). Tipik olarak, farklı tasarımlara sahip Geiger-Muller sayaçları için arka plan darbe/dakika sınırları dahilinde dalgalanır. Özel yöntemler kullanarak arka planı büyüklük sırasına göre azaltmak mümkündür.

Bir Geiger-Muller sayacı yalnızca bir parçacığı tespit edebilir. Bir sonraki parçacığı kaydetmek için önce kendi kendine deşarjı söndürmek gerekir. Bu yüzden önemli karakteristik sayaç ölü zaman t– Gaz deşarjının söndürüldüğü sayacın kullanılmadığı süre. Tipik olarak ölü zaman s düzeyindedir.

Sayaçtaki gaz deşarjının söndürülmesi iki şekilde yapılabilir:

1) gaza karmaşık bir bileşik katarak organik bileşik. Birçok karmaşık molekül ultraviyole radyasyona karşı opaktır ve karşılık gelen kuantumun katoda ulaşmasını engeller. Bu tür maddelerin varlığında katotta iyonlar tarafından salınan enerji, elektronların katottan koparılması için değil, moleküllerin ayrışması için harcanır. Bu gibi durumlarda bağımsız bir deşarjın meydana gelmesi imkansız hale gelir;

2) direnç kullanmak. Bu yöntem, deşarj akımının direnç üzerinden akarken direnç boyunca büyük bir voltaj düşüşünün meydana gelmesiyle açıklanmaktadır. Sonuç olarak, uygulanan voltajın yalnızca bir kısmı elektrotlar arası boşluğa düşer ve bu da deşarjı sürdürmek için yetersiz kalır.

Ölü süre birçok faktöre bağlıdır: ölçüm cihazının voltaj seviyesi; doldurma gazının bileşimi; söndürme yöntemi; hizmet ömrü; sıcaklık vb. Bu nedenle hesaplanması zordur.

Ölü zamanı deneysel olarak belirlemek için en basit yöntemlerden biri iki kaynak yöntemi.

Radyasyonun madde ile nükleer dönüşümleri ve etkileşimleri doğası gereği istatistikseldir. Sonuç olarak, ölü zaman sırasında iki veya daha fazla parçacığın sayaca çarpma olasılığı vardır. T, tek bir parçacık olarak kaydedilecektir. Sayacın verimliliğinin şöyle olduğunu varsayalım: 100 %. Parçacık sayacına çarpmanın ortalama hızı olsun. N– ortalama sayma oranı (birim zaman başına kaydedilen parçacık sayısı). Zaman içinde T parçacıklar kaydedilecektir. Toplam ölü zaman T olacak ve sayılmayan parçacıkların sayısı eşit olacaktır. Sayaca giren parçacık sayısının kayıtlı ve sayılmamış parçacıkların toplamına eşit olacağını varsayacağız.

1908 yılında Alman fizikçi Hans Wilhelm Geiger tarafından icat edilen, belirleme yeteneğine sahip bir cihaz günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni cihazın yüksek hassasiyeti ve çok çeşitli radyasyonları tespit edebilme yeteneğidir. Kullanım kolaylığı ve düşük maliyet, radyasyon seviyesini bağımsız olarak ölçmeye karar veren herkesin istediği zaman ve her yerde bir Geiger sayacı satın almasına olanak tanır. Bu nasıl bir cihaz ve nasıl çalışıyor?

Geiger sayacının çalışma prensibi

Tasarımı oldukça basittir. Neon ve argondan oluşan bir gaz karışımı, kolayca iyonlaşabilen iki elektrotlu, kapalı bir silindire pompalanır. Cihazın gazlı ortamında iyonizasyon işleminin başladığı ana kadar kendi başına herhangi bir deşarj olayına neden olmayan elektrotlara (yaklaşık 400V) beslenir. Dışarıdan gelen parçacıkların ortaya çıkması, ilgili alanda hızlanan birincil elektronların gazlı ortamın diğer moleküllerini iyonize etmeye başlamasına yol açar. Sonuç olarak, etkisi altında elektrik alanı elektron-iyon bulutunun iletkenliğini keskin bir şekilde artıran çığ benzeri yeni elektron ve iyon oluşumu meydana gelir. Geiger sayacının gaz ortamında bir boşalma meydana gelir. Belirli bir süre boyunca meydana gelen darbelerin sayısı, tespit edilen parçacıkların sayısıyla doğru orantılıdır. Bu, genel anlamda bir Geiger sayacının çalışma prensibidir.

Gazlı ortamın orijinal durumuna dönmesinin bir sonucu olarak ters süreç kendi kendine gerçekleşir. Halojenlerin etkisi altında (genellikle brom veya klor kullanılır), bu ortamda yoğun yük rekombinasyonu meydana gelir. Bu işlem çok daha yavaş gerçekleşir ve bu nedenle Geiger sayacının hassasiyetini yeniden sağlamak için gereken süre, cihazın çok önemli bir pasaport özelliğidir.

Geiger sayacının çalışma prensibi oldukça basit olmasına rağmen, en fazla iyonlaştırıcı radyasyona yanıt verme kapasitesine sahiptir. çeşitli türler. Bunlar α-, β-, γ-'nin yanı sıra x-ışını, nötrondur ve her şey cihazın tasarımına bağlıdır. Böylece, α- ve yumuşak β-radyasyonunu tespit edebilen bir Geiger sayacının giriş penceresi, 3 ila 10 mikron kalınlığında mikadan yapılmıştır. Tespit için berilyumdan, ultraviyole ise kuvarstan yapılır.

Geiger sayacı nerede kullanılır?

Geiger sayacının çalışma prensibi çoğu modern dozimetrenin çalışmasının temelini oluşturur. Maliyeti nispeten düşük olan bu küçük cihazlar oldukça hassastır ve sonuçları kolay anlaşılır ölçü birimleriyle görüntüleyebilmektedir. Kullanım kolaylığı, bu cihazların dozimetri konusunda çok az bilgisi olan kişiler tarafından bile kullanılmasına olanak sağlar.

Yeteneklerine ve ölçüm doğruluğuna bağlı olarak dozimetreler profesyonel veya ev kullanımı için kullanılabilir. Onların yardımıyla mevcut kaynağı zamanında ve etkili bir şekilde belirleyebilirsiniz. iyonize radyasyon hem açık havada hem de kapalı alanda.

Çalışmalarında Geiger sayacı prensibini kullanan bu cihazlar, hem görsel hem de işitsel ya da titreşim sinyallerini kullanarak anında tehlike sinyali verebilmektedir. Böylece insan vücuduna zararlı radyasyonun bulunmadığından emin olmak için her zaman yiyecek, kıyafet kontrol edebilir, mobilya, ekipman, inşaat malzemelerini vb. inceleyebilirsiniz.