Kaunter Geiger: variasi peranti dan isi rumah. Kaunter Geiger-Müller: sejarah penciptaan, prinsip operasi dan tujuan Mengira ciri-ciri kaunter Geiger-Müller

Reka bentuk skematik kaunter pelepasan gas Geiger-Muller ditunjukkan dalam Rajah. 5.4. Pembilang dibuat dalam bentuk silinder logam yang berfungsi sebagai katod KEPADA, diameter mm. Anod A dawai keluli nipis dengan diameter mm digunakan, diregangkan sepanjang paksi silinder dan terlindung daripada katod dengan palam penebat P. Silinder diisi dengan argon pada tekanan yang dikurangkan ( 100 mmHg) dengan penambahan sedikit ( 0,5 %) wap etil alkohol atau halogen.

Dalam Rajah. Rajah 5.4 menunjukkan gambar rajah litar untuk menyambung meter untuk mengkaji ciri voltan arusnya. Voltan malar dibekalkan kepada elektrod daripada sumber EMF e. Jumlah arus yang melalui gas diukur dengan penurunan voltan merentasi rintangan pengukur R.

Mari kita andaikan bahawa gas terdedah kepada sinaran intensiti malar (pengion). Hasil daripada tindakan pengion, gas memperoleh beberapa kekonduksian elektrik dan arus mengalir dalam litar, pergantungan yang pada voltan yang digunakan ditunjukkan dalam
nasi. 5.5.

Pada voltan rendah, arus yang melalui peranti adalah kecil. Adalah mungkin untuk mendaftar hanya jumlah arus yang disebabkan oleh laluan sejumlah besar zarah. Peranti yang beroperasi dalam mod ini dipanggil ruang pengionan. Mod ini sepadan dengan kawasan saya Dan II.

Lokasi dihidupkan saya arus meningkat mengikut kadar voltan, i.e. Hukum Ohm berpuas hati. Di kawasan ini, serentak dengan proses pengionan, proses terbalik– penggabungan semula (sambungan ion positif dan elektron antara satu sama lain untuk membentuk zarah neutral).

Dengan peningkatan voltan selanjutnya, peningkatan arus menjadi perlahan dan berhenti sepenuhnya (bahagian II). Arus tepu berlaku. Arus tepu ialah nilai arus maksimum apabila semua ion dan elektron yang dicipta oleh pengion luar per unit masa mencapai elektrod dalam masa yang sama. Magnitud arus tepu ditentukan oleh kuasa pengion. Arus tepu ialah ukuran kesan pengionan pengion: jika tindakan pengion dihentikan, nyahcas juga akan berhenti.

Dengan peningkatan voltan selanjutnya, arus meningkat agak perlahan (bahagian III). Pada voltan tinggi, elektron yang dihasilkan di bawah tindakan pengion luaran, dipercepatkan dengan kuat oleh medan elektrik, berlanggar dengan molekul gas neutral dan mengionkannya. Akibatnya, elektron sekunder dan ion positif terbentuk. Elektron sekunder, dipercepatkan masuk medan elektrik, boleh mengion semula molekul gas. Jumlah bilangan elektron dan ion akan meningkat secara eksponen apabila elektron bergerak ke arah anod (proses ini dipanggil pengionan kesan). Kaunter yang beroperasi di kawasan ini ( III), dipanggil berkadar.

Bilangan elektron yang mencapai anod, dibahagikan dengan bilangan elektron primer, dipanggil pekali perolehan gas. Keuntungan gas meningkat dengan cepat dengan peningkatan voltan dan pada voltan tinggi mula bergantung kepada bilangan elektron primer. Dalam kes ini, kaunter bertukar dari mod berkadar ke mod perkadaran terhad(plot IV). Tiada akauntan yang bekerja di kawasan ini.

Pada voltan yang lebih tinggi, penampilan sekurang-kurangnya sepasang ion membawa kepada permulaan nyahcas sendiri (voltan di mana nyahcas mampan diri berlaku dipanggil voltan kerosakan). Arus tidak lagi bergantung kepada bilangan ion yang terbentuk pada mulanya dan tenaga zarah yang dikesan. Kaunter mula berfungsi dalam mod Geiger (bahagian V). Peranti yang berfungsi di kawasan ini dipanggil Kaunter Geiger-Muller. Kebebasan kekuatan semasa daripada tenaga zarah pengion menjadikan pembilang Geiger-Muller mudah untuk dirakam b-zarah yang mempunyai spektrum berterusan.

Peningkatan selanjutnya dalam voltan membawa kepada kejadian pelepasan gas berterusan. Arus dalam kes ini meningkat dengan mendadak (bahagian VI), dan meter mungkin gagal.

Oleh itu, kaunter Geiger-Muller berfungsi berdasarkan prinsip penguatan gas dalaman. Apabila voltan tinggi digunakan pada meter, medan berhampiran benang nipis(anod) sangat heterogen. Oleh kerana kecerunan berpotensi besar, zarah bercas yang memasuki kaunter dipercepatkan oleh medan kepada tenaga lebih daripada 30 eV. Pada tenaga zarah sedemikian, mekanisme pengionan hentaman mula beroperasi, kerana elektron membiak bilangannya kepada longsoran. Akibatnya, nadi negatif terbentuk pada rintangan beban anod. Avalanche elektron boleh timbul daripada satu elektron yang terperangkap di antara katod dan anod.

Ciri-ciri kaunter Geiger-Muller

Kecekapan pembilang ialah nisbah bilangan zarah berdaftar kepada nombor penuh zarah yang melaluinya. Kecekapan kaunter elektron boleh mencapai 99,9 %. Pendaftaran g-sinar dijalankan melalui elektron pantas, terbentuk semasa penyerapan atau penyerakan g-quanta di kaunter. Kecekapan meter untuk g-quanta biasanya mengikut susunan %.

Ciri penting meter ialah latar belakang. latar belakang memanggil bacaan instrumen jika tiada sumber sinaran yang sedang dikaji. Latar belakang kaunter adalah disebabkan oleh: sinaran kosmik; kehadiran bahan radioaktif dalam persekitaran, termasuk dalam bahan dari mana meter dibuat; pelepasan spontan di kaunter (impuls palsu). Biasanya, untuk kaunter Geiger-Müller dengan reka bentuk yang berbeza, latar belakang berubah-ubah dalam had denyutan/min. Kaedah khas Ia adalah mungkin untuk mengurangkan latar belakang dengan susunan magnitud.

Kaunter Geiger-Muller boleh mengesan hanya satu zarah. Untuk mendaftarkan zarah seterusnya, perlu memadamkan pelepasan diri terlebih dahulu. sebab tu ciri penting kaunter adalah masa mati t– masa tidak aktif meter, semasa pelepasan gas dipadamkan. Biasanya masa mati adalah mengikut urutan s.

Memadamkan pelepasan gas dalam meter boleh dilakukan dengan dua cara:

1) dengan memasukkan sebatian kompleks ke dalam gas sebatian organik. Banyak molekul kompleks adalah legap kepada sinaran ultraungu dan menghalang kuanta yang sepadan daripada mencapai katod. Tenaga yang dibebaskan oleh ion pada katod, dengan kehadiran bahan tersebut, dibelanjakan bukan untuk merobek elektron keluar dari katod, tetapi untuk pemisahan molekul. Kejadian pelepasan bebas dalam keadaan sedemikian menjadi mustahil;

2) menggunakan rintangan. Kaedah ini dijelaskan oleh fakta bahawa semasa arus nyahcas mengalir melalui rintangan, penurunan voltan yang besar berlaku di atasnya. Akibatnya, hanya sebahagian daripada voltan yang dikenakan jatuh pada jurang interelectrode, yang ternyata tidak mencukupi untuk mengekalkan pelepasan.

Masa mati bergantung kepada banyak faktor: tahap voltan pada meter; komposisi gas pengisi; kaedah pemadaman; hayat perkhidmatan; suhu, dsb. Oleh itu, sukar untuk dikira.

Salah satu kaedah paling mudah untuk menentukan masa mati secara eksperimen ialah kaedah dua sumber.

Transformasi nuklear dan interaksi sinaran dengan jirim adalah bersifat statistik. Akibatnya, terdapat kebarangkalian tertentu dua atau lebih zarah mengenai kaunter semasa waktu mati t, yang akan didaftarkan sebagai satu zarah. Mari kita andaikan bahawa kecekapan kaunter adalah 100 %. biarkan - kelajuan purata memukul kaunter zarah. n– kadar pengiraan purata (bilangan zarah yang didaftarkan setiap unit masa). semasa t zarah akan didaftarkan. Jumlah masa mati t akan menjadi , dan bilangan zarah yang tidak dikira akan sama dengan . Kami akan menganggap bahawa bilangan zarah yang memasuki kaunter akan sama dengan jumlah zarah berdaftar dan tidak dikira.

Kaunter Geiger-Muller (G-M) pelepasan gas. Rajah 1 ialah silinder kaca (belon) yang diisi dengan gas lengai (dengan

kekotoran halogen) di bawah tekanan sedikit di bawah atmosfera. Silinder logam nipis di dalam belon berfungsi sebagai katod K; Anod A ialah konduktor nipis yang mengalir melalui pusat silinder. Voltan dikenakan antara anod dan katod U DALAM =200-1000 V. Anod dan katod disambungkan kepada litar elektronik peranti radiometrik.

Rajah 1 Pembilang Geiger-Muller Silinder.

1 – benang anod 2 – katod tiub

U V – punca voltan tinggi

R n – rintangan beban

DENGAN V – tangki pengasingan dan simpanan

R – penukar dengan petunjuk

ξ - sumber sinaran.

Menggunakan kaunter G-M, anda boleh mendaftarkan semua zarah sinaran (kecuali zarah α yang mudah diserap); Untuk mengelakkan zarah-β daripada diserap oleh badan kaunter, ia mempunyai slot yang ditutup dengan filem nipis.

Mari kita terangkan ciri-ciri kaunter G-M.

β-zarah berinteraksi secara langsung dengan molekul gas pembilang, manakala neutron dan γ-foton (zarah tidak bercas) berinteraksi lemah dengan molekul gas. Dalam kes ini, mekanisme pembentukan ion adalah berbeza.

kami akan menjalankan pengukuran dosimetrik persekitaran berhampiran titik K dan A, kami akan memasukkan data yang diperoleh ke dalam jadual. 1.

Untuk mengambil ukuran yang anda perlukan:

1. Sambungkan dosimeter ke punca kuasa (9V).

2. Di bahagian belakang dosimeter, tutup tetingkap pengesan dengan pengatup (skrin).

3. Tetapkan suisMODE(mod) ke kedudukan γ (“P”).

4. Tetapkan suisRANGKAIAN(julat) kepada kedudukanx1 (Hlm n =0.1-50 μSv/jam).

5. Tetapkan suis kuasa dosimeter kepada kedudukanHIDUP(Hidup).

6. Jika isyarat bunyi kedengaran dalam kedudukan x1 dan baris nombor paparan terisi sepenuhnya, maka anda perlu bertukar kepada julat x10 (P n =50-500 μSv/jam).

7. Selepas penjumlahan denyutan selesai, dos yang bersamaan dengan kuasa akan dipaparkan pada paparan dosimeterP Hγ µSv/jam; dalam 4-5 saat. bacaan akan ditetapkan semula.

8. Dosimeter sedia sekali lagi untuk pengukuran sinaran. Dimulakan secara automatik kitaran baru ukuran

Jadual 1.

Nilai yang terhasil dalam ruang kerja (AB) ditentukan oleh formula

=
, μSv/jam (6)

- bacaan dosimeter memberikan nilai sinaran latar belakang pada satu titik;

Jumlah sinaran pada setiap titik pengukuran mematuhi undang-undang turun naik. Oleh itu, untuk mendapatkan nilai yang paling berkemungkinan bagi nilai yang diukur, adalah perlu untuk membuat satu siri ukuran;

- apabila dosimetri sinaran β, pengukuran mesti dilakukan berhampiran permukaan badan yang dikaji.

4. Menjalankan pengukuran. P.1. Penentuan kadar dos setara sinaran latar belakang semula jadi.

Untuk menentukan latar belakang γ persekitaran, kami memilih (berbanding dengan mana-mana objek (badan)) dua titik A, K, terletak antara satu sama lain pada jarak ~1 meter, dan, tanpa menyentuh badan,

Neutron, berinteraksi dengan atom katod, menghasilkan mikrozarah bercas (serpihan nuklear). Sinaran gamma

berinteraksi terutamanya dengan bahan (atom) katod, menghasilkan sinaran foton, yang seterusnya mengionkan molekul gas.

Sebaik sahaja ion muncul dalam isipadu kaunter, pergerakan cas akan bermula di bawah tindakan medan elektrik anod-katod.

Berhampiran anod, garisan kekuatan medan elektrik menjadi pekat secara mendadak (akibat diameter kecil filamen anod), dan kekuatan medan meningkat dengan mendadak. Elektron yang menghampiri benang menerima pecutan yang hebat, dan a pengionan hentaman molekul gas neutral , pelepasan korona bebas merambat sepanjang filamen.

Disebabkan oleh tenaga pelepasan ini, tenaga impuls zarah awal meningkat dengan mendadak (sehingga 10 8 sekali). Apabila pelepasan korona merambat, beberapa cas akan perlahan-lahan mengalir melalui rintangan yang besar R n ~10 6 Ohm (Rajah 1). Dalam litar pengesan pada rintanganR n denyutan arus akan kelihatan berkadar dengan aliran zarah awal. Nadi arus yang terhasil dipindahkan ke kapasiti penyimpanan C V (С~10 3 picofarad), dikuatkan lagi dan direkodkan oleh litar penukaran R.

Mempunyai banyak tentanganR n dalam litar pengesan membawa kepada cas negatif terkumpul pada anod. Kekuatan medan elektrik anod akan berkurangan dan pada satu ketika pengionan hentaman akan terganggu dan nyahcas akan terputus.

Peranan penting dalam memadamkan pelepasan gas yang terhasil dimainkan oleh halogen yang terdapat dalam gas meter. Potensi pengionan halogen adalah lebih rendah daripada gas lengai, oleh itu atom halogen lebih aktif "menyerap" foton yang menyebabkan pelepasan diri, menukar tenaga ini kepada tenaga pelesapan, dengan itu memadamkan pelepasan diri.

Selepas pengionan impak (dan pelepasan korona) terganggu, proses memulihkan gas kepada keadaan asal (berfungsi) bermula. Pada masa ini kaunter tidak berfungsi, i.e. tidak mendaftarkan zarah yang berlalu. Selang ini

masa dipanggil "masa mati" (masa pemulihan). Untuk kaunter G-Mmasa mati = Δt~10 -4 detik.

Pembilang G-M bertindak balas terhadap kesan setiap zarah bercas, tanpa membezakannya dengan tenaga, tetapi jika kuasa berkurangan

daripada jumlah sinaran tidak berubah, maka kadar pengiraan nadi ternyata berkadar dengan kuasa sinaran, dan kaunter boleh ditentukur dalam unit dos sinaran.

Kualiti pengesan pelindapkejutan sendiri pelepasan gas ditentukan oleh pergantungan frekuensi nadi purataNper unit masa voltanU pada elektrodnya pada keamatan sinaran malar. Kebergantungan fungsi ini dipanggil ciri pengiraan pengesan (Rajah 2).

Seperti berikut daripada Rajah 2, apabilaU < U 1 voltan yang dikenakan tidak mencukupi untuk menyebabkan pelepasan gas berlaku apabila zarah bercas atau kuantum gamma mengenai pengesan. Bermula dengan ketegangan U DALAM > U 2 Pengionan kesan berlaku di kaunter, pelepasan korona merambat di sepanjang katod, dan kaunter merekodkan laluan hampir setiap zarah. Dengan pertumbuhan U DALAM sebelum iniU 3 (lihat Rajah 2) bilangan denyutan yang direkodkan meningkat sedikit, yang dikaitkan dengan sedikit peningkatan dalam tahap pengionan gas kaunter. Kaunter G-M yang baik mempunyai bahagian graf daripada U 2 sebelum iniU R hampir bebas daripadaU DALAM , iaitu berjalan selari dengan paksiU DALAM , kekerapan nadi purata hampir bebasU DALAM .

nasi. 2. Mengira ciri pengesan pelindapkendiri pelepasan gas.

3. Ralat relatif instrumen semasa mengukur P n : δР n = ±30%.

Mari kita terangkan bagaimana nadi kaunter ditukar kepada bacaan dos sinaran.

Dibuktikan bahawa, pada kuasa sinaran malar, kadar pengiraan nadi adalah berkadar dengan kuasa sinaran (dos terukur). Pengukuran kadar dos sinaran adalah berdasarkan prinsip ini.

Sebaik sahaja nadi muncul di kaunter, isyarat ini dihantar ke unit pengiraan semula, di mana ia ditapis mengikut tempoh, amplitud, dijumlahkan, dan hasilnya dihantar ke paparan kaunter dalam unit dos kuasa.

Persamaan antara kadar pengiraan dan kuasa yang diukur, i.e. Dosimeter ditentukur (di kilang) mengikut sumber sinaran C yang diketahui s 137 .

Pada tahun 1908, ahli fizik Jerman Hans Geiger bekerja di makmal kimia yang dimiliki oleh Ernst Rutherford. Di sana mereka juga diminta untuk menguji pembilang zarah bercas, yang merupakan ruang terion. Ruang itu adalah kapasitor elektrik, yang diisi dengan gas di bawahnya tekanan tinggi. Pierre Curie juga menggunakan peranti ini dalam amalan, mengkaji elektrik dalam gas. Idea Geiger - untuk mengesan sinaran ion - dikaitkan dengan pengaruhnya terhadap tahap pengionan gas meruap.

Pada tahun 1928, saintis Jerman Walter Müller, bekerja dengan dan di bawah Geiger, mencipta beberapa kaunter yang mendaftarkan zarah pengion. Peranti itu diperlukan untuk penyelidikan sinaran selanjutnya. Fizik, sebagai sains eksperimen, tidak mungkin wujud tanpa mengukur struktur. Hanya beberapa sinaran ditemui: γ, β, α. Tugas Geiger adalah untuk mengukur semua jenis sinaran dengan instrumen sensitif.

Kaunter Geiger-Muller ialah penderia radioaktif yang ringkas dan murah. Ia bukan instrumen tepat yang menangkap zarah individu. Teknik ini mengukur jumlah ketepuan sinaran mengion. Ahli fizik menggunakannya dengan penderia lain untuk mencapai pengiraan yang tepat semasa menjalankan eksperimen.

Sedikit mengenai sinaran mengion

Kita boleh pergi terus ke perihalan pengesan, tetapi operasinya akan kelihatan tidak dapat difahami jika anda mengetahui sedikit tentang sinaran mengion. Apabila sinaran berlaku, kesan endotermik pada bahan berlaku. Tenaga menyumbang kepada ini. Sebagai contoh, gelombang ultraungu atau radio tidak tergolong dalam sinaran tersebut, tetapi keras cahaya ultraungu- agak. Di sini had pengaruh ditentukan. Jenisnya dipanggil fotonik, dan foton itu sendiri adalah γ-quanta.

Ernst Rutherford membahagikan proses pelepasan tenaga kepada 3 jenis, menggunakan pemasangan dengan medan magnet:

• γ - foton;
• α ialah nukleus atom helium;
• β ialah elektron tenaga tinggi.

Anda boleh melindungi diri anda daripada zarah α kain kertas. β menembusi lebih dalam. Keupayaan penembusan γ adalah yang paling tinggi. Neutron, yang dipelajari oleh saintis kemudian, adalah zarah berbahaya. Mereka bertindak pada jarak beberapa puluh meter. Mempunyai neutraliti elektrik, mereka tidak bertindak balas dengan molekul bahan yang berbeza.

Walau bagaimanapun, neutron dengan mudah mencapai pusat atom, menyebabkan kemusnahannya, yang mengakibatkan pembentukan isotop radioaktif. Apabila isotop mereput, ia menghasilkan sinaran mengion. Daripada seseorang, haiwan, tumbuhan atau objek bukan organik yang telah menerima sinaran, sinaran terpancar selama beberapa hari.

Reka bentuk dan prinsip pengendalian kaunter Geiger

Peranti ini terdiri daripada logam atau tiub kaca, di mana gas mulia dipam (campuran atau bahan argon-neon dalam bentuk tulennya). Tiada udara di dalam tiub. Gas ditambah di bawah tekanan dan mengandungi campuran alkohol dan halogen. Terdapat wayar yang diregangkan di seluruh tiub. Sebuah silinder besi terletak selari dengannya.

Wayar dipanggil anod dan tiub dipanggil katod. Bersama-sama mereka adalah elektrod. Voltan tinggi digunakan pada elektrod, yang dengan sendirinya tidak menyebabkan fenomena pelepasan. Penunjuk akan kekal dalam keadaan ini sehingga pusat pengionan muncul dalam persekitaran gasnya. Tolak disambungkan dari sumber kuasa ke tiub, dan tambah disambungkan ke wayar, diarahkan melalui rintangan tahap tinggi. Ia mengenai mengenai bekalan kuasa berterusan berpuluh-puluh ratus volt.

Apabila zarah memasuki tiub, atom gas mulia berlanggar dengannya. Apabila bersentuhan, tenaga dibebaskan yang menghilangkan elektron daripada atom gas. Kemudian elektron sekunder terbentuk, yang juga berlanggar, menghasilkan jisim ion dan elektron baru. Kelajuan elektron ke arah anod dipengaruhi oleh medan elektrik. Semasa proses ini, arus elektrik dijana.

Semasa perlanggaran, tenaga zarah hilang, dan bekalan atom gas terion berakhir. Apabila zarah bercas memasuki kaunter Geiger pelepasan gas, rintangan tiub menurun, serta-merta mengurangkan voltan pada titik pertengahan pembelahan. Kemudian rintangan meningkat lagi - ini memerlukan pemulihan voltan. Momentum menjadi negatif. Peranti menunjukkan denyutan, dan kita boleh mengiranya, pada masa yang sama menganggarkan bilangan zarah.

Jenis kaunter Geiger

Mengikut reka bentuk, kaunter Geiger datang dalam dua jenis: rata dan klasik.

Klasik

Diperbuat daripada logam beralun nipis. Oleh kerana korugasi, tiub memperoleh ketegaran dan ketahanan terhadap pengaruh luaran, yang menghalang ubah bentuknya. Hujung tiub dilengkapi dengan penebat kaca atau plastik, yang mengandungi penutup untuk output ke peranti.

Varnish digunakan pada permukaan tiub (kecuali untuk petunjuk). Kaunter klasik dianggap sebagai pengesan pengukur universal untuk semua jenis sinaran yang diketahui. Terutama untuk γ dan β.

rata

Meter sensitif untuk merakam sinaran beta lembut mempunyai reka bentuk yang berbeza. Oleh kerana bilangan zarah beta yang kecil, badan mereka mempunyai bentuk yang rata. Terdapat tingkap mika yang menghalang β dengan lemah. Penderia BETA-2 ialah nama salah satu peranti ini. Sifat pembilang rata lain bergantung pada bahan.

Parameter kaunter Geiger dan mod pengendalian

Untuk mengira sensitiviti pembilang, anggarkan nisbah bilangan mikroroentgen daripada sampel kepada bilangan isyarat daripada sinaran ini. Peranti tidak mengukur tenaga zarah, jadi ia tidak memberikan anggaran yang betul-betul tepat. Peranti ditentukur menggunakan sampel daripada sumber isotop.

Anda juga perlu melihat parameter berikut:

Kawasan kerja, kawasan tingkap pintu masuk

Ciri-ciri kawasan penunjuk yang melalui zarah mikro bergantung pada saiznya. Semakin luas kawasan, semakin bilangan yang lebih besar zarah akan ditangkap.

Voltan kendalian

Voltan harus sepadan dengan spesifikasi purata. Ciri operasi itu sendiri adalah bahagian rata pergantungan bilangan denyutan tetap pada voltan. Nama kedua ialah dataran tinggi. Pada ketika ini, peranti mencapai aktiviti puncak dan dipanggil had atas pengukuran. Nilai - 400 Volt.

Lebar kerja

Lebar kerja ialah perbezaan antara voltan keluaran satah dan voltan nyahcas percikan. Nilainya ialah 100 Volt.

condong

Nilai diukur sebagai peratusan bilangan denyutan setiap 1 volt. Ia menunjukkan ralat pengukuran (statistik) dalam kiraan nadi. Nilainya ialah 0.15%.

Suhu

Suhu adalah penting kerana meter selalunya perlu digunakan dalam keadaan sukar. Contohnya, dalam reaktor. Meter kegunaan am: -50 hingga +70 Celsius.

Sumber kerja

Sumber dicirikan jumlah nombor semua denyutan direkodkan sehingga saat bacaan instrumen menjadi tidak betul. Jika peranti mengandungi bahan organik untuk pemadaman sendiri, bilangan denyutan akan menjadi satu bilion. Adalah sesuai untuk mengira sumber hanya dalam keadaan voltan operasi. Apabila menyimpan peranti, kadar aliran berhenti.

Masa pemulihan

Ini ialah jumlah masa yang diperlukan peranti untuk mengalirkan elektrik selepas bertindak balas kepada zarah pengion. Terdapat had atas pada frekuensi nadi yang mengehadkan julat pengukuran. Nilainya ialah 10 mikrosaat.

Disebabkan oleh masa pemulihan (juga dipanggil masa mati), peranti boleh gagal pada saat yang menentukan. Untuk mengelakkan overshoot, pengeluar memasang skrin plumbum.

Adakah kaunter mempunyai latar belakang?

Latar belakang diukur dalam ruang plumbum berdinding tebal. Makna biasa- tidak lebih daripada 2 denyutan seminit.

Siapa yang menggunakan dosimeter sinaran dan di mana?

DALAM skala industri Mereka menghasilkan banyak pengubahsuaian kaunter Geiger-Muller. Pengeluaran mereka bermula semasa USSR dan berterusan sekarang, tetapi di Persekutuan Rusia.

Peranti digunakan:

• di kemudahan industri nuklear;
• di institut saintifik;
• dalam bidang perubatan;
• di rumah.

Selepas kemalangan di Loji kuasa nuklear Chernobyl Rakyat biasa juga membeli dosimeter. Semua peranti mempunyai kaunter Geiger. Dosimeter sedemikian dilengkapi dengan satu atau dua tiub.

Adakah mungkin untuk membuat kaunter Geiger dengan tangan anda sendiri?

Membuat meter sendiri adalah sukar. Anda memerlukan sensor sinaran, tetapi tidak semua orang boleh membelinya. Litar kaunter itu sendiri telah lama diketahui - dalam buku teks fizik, sebagai contoh, ia juga dicetak. Walau bagaimanapun, hanya "orang kidal" yang benar akan dapat menghasilkan semula peranti di rumah.

Pengrajin otodidak yang berbakat telah belajar membuat pengganti untuk kaunter, yang juga mampu mengukur sinaran gamma dan beta menggunakan lampu pendarfluor dan lampu pijar. Mereka juga menggunakan transformer daripada peralatan yang rosak, tiub Geiger, pemasa, kapasitor, pelbagai papan dan perintang.

Kesimpulan

Apabila mendiagnosis sinaran, anda perlu mengambil kira latar belakang meter itu sendiri. Walaupun dengan perlindungan plumbum dengan ketebalan yang baik, kelajuan pendaftaran tidak ditetapkan semula. Fenomena ini mempunyai penjelasan: punca aktiviti adalah sinaran kosmik yang menembusi lapisan plumbum. Muon terbang di atas permukaan bumi setiap minit, yang didaftarkan oleh kaunter dengan kebarangkalian 100%.

Terdapat satu lagi sumber latar belakang - sinaran terkumpul oleh peranti itu sendiri. Oleh itu, berhubung dengan kaunter Geiger, ia juga sesuai untuk bercakap tentang memakai. Semakin banyak sinaran yang terkumpul peranti, semakin rendah kebolehpercayaan datanya.

kaunter Geiger— peranti pelepasan gas untuk mengira bilangan zarah pengion yang melaluinya. Ia adalah kapasitor berisi gas yang pecah apabila zarah pengion muncul dalam isipadu gas. Pembilang Geiger ialah pengesan (sensor) sinaran mengion yang agak popular. Sehingga kini, dicipta pada awal abad kita untuk keperluan fizik nuklear yang baru lahir, terdapat, anehnya, tiada penggantian sepenuhnya.

Reka bentuk kaunter Geiger agak mudah. Campuran gas yang terdiri daripada neon dan argon mudah terion dimasukkan ke dalam bekas tertutup dengan dua elektrod. Bahan silinder boleh berbeza - kaca, logam, dll.

Biasanya, kaunter melihat sinaran di seluruh permukaannya, tetapi ada juga yang mempunyai "tingkap" khas dalam silinder untuk tujuan ini. Penggunaan meluas kaunter Geiger-Muller dijelaskan oleh sensitiviti yang tinggi, keupayaan untuk mengesan pelbagai sinaran, kesederhanaan perbandingan dan kos pemasangan yang rendah.

Gambar rajah sambungan kaunter Geiger

U voltan tinggi digunakan pada elektrod (lihat rajah), yang dengan sendirinya tidak menyebabkan sebarang fenomena nyahcas. Pembilang akan kekal dalam keadaan ini sehingga pusat pengionan muncul dalam medium gasnya—jejak ion dan elektron yang dihasilkan oleh zarah pengion yang tiba dari luar. Elektron primer, memecut dalam medan elektrik, mengionkan "sepanjang jalan" molekul lain dalam medium gas, menghasilkan lebih banyak elektron dan ion baru. Membangunkan seperti runtuhan salji, proses ini berakhir dengan pembentukan awan elektron-ion di ruang antara elektrod, meningkatkan kekonduksiannya dengan ketara. Pelepasan berlaku dalam persekitaran gas meter, boleh dilihat (jika bekas telus) walaupun dengan mata kasar.

Proses sebaliknya - pemulihan persekitaran gas kepada keadaan asalnya dalam apa yang dipanggil meter halogen - berlaku dengan sendirinya. Halogen (biasanya klorin atau bromin), yang terkandung dalam kuantiti yang kecil dalam persekitaran gas, memainkan peranan dan menyumbang kepada penggabungan semula cas yang sengit. Tetapi proses ini agak perlahan. Masa yang diperlukan untuk memulihkan sensitiviti sinaran kaunter Geiger dan apa yang sebenarnya menentukan prestasinya - masa "mati" - adalah ciri pasport utamanya.

Meter sedemikian ditetapkan sebagai meter pemadam sendiri halogen. Memaparkan voltan bekalan yang sangat rendah, parameter yang baik isyarat keluaran dan kelajuan yang cukup tinggi, mereka ternyata menjadi permintaan sebagai penderia sinaran mengion dalam peranti pemantauan sinaran isi rumah.

Kaunter Geiger mampu mengesan paling banyak jenis yang berbeza sinaran mengion - a, b, g, ultraungu, x-ray, neutron. Tetapi sensitiviti spektrum sebenar meter sangat bergantung pada reka bentuknya. Oleh itu, tetingkap input bagi kaunter yang sensitif kepada sinaran a- dan b lembut mestilah agak nipis; Untuk tujuan ini, mika dengan ketebalan 3...10 mikron biasanya digunakan. Silinder pembilang, yang bertindak balas kepada sinaran b dan g yang keras, biasanya mempunyai bentuk silinder dengan ketebalan dinding 0.05....0.06 mm (ia juga berfungsi sebagai katod pembilang). Tingkap kaunter X-ray diperbuat daripada berilium, dan tingkap kaunter ultraviolet diperbuat daripada kaca kuarza.

Kebergantungan kelajuan pengiraan pada voltan bekalan dalam pembilang Geiger

Boron dimasukkan ke dalam kaunter neutron, apabila berinteraksi dengan fluks neutron ditukar menjadi zarah-a yang mudah didaftarkan. Sinaran foton- ultraungu, x-ray, g-radiasi - Pembilang Geiger melihat secara tidak langsung - melalui kesan fotoelektrik, kesan Compton, kesan penciptaan pasangan; dalam setiap kes, sinaran yang berinteraksi dengan bahan katod ditukar kepada aliran elektron.

Setiap zarah yang dikesan oleh pembilang membentuk nadi pendek dalam litar keluarannya. Bilangan denyutan yang muncul setiap unit masa—kadar pengiraan pembilang Geiger—bergantung pada tahap sinaran mengion dan voltan pada elektrodnya. Graf piawai bagi kadar pengiraan berbanding voltan bekalan Upit ditunjukkan dalam rajah di atas. Di sini Uns ialah voltan permulaan pengiraan; Ung dan Uvg ialah sempadan bawah dan atas bahagian kerja, yang dipanggil dataran tinggi, di mana kelajuan pengiraan hampir bebas daripada voltan bekalan balas. Voltan kendalian Uр biasanya dipilih di tengah bahagian ini. Ia sepadan dengan Np - kelajuan pengiraan dalam mod ini.

Kebergantungan kadar pengiraan pada tahap pendedahan sinaran kaunter adalah ciri utamanya. Graf pergantungan ini adalah hampir linear dan oleh itu kepekaan sinaran pembilang selalunya ditunjukkan dari segi nadi/μR (denyut per mikroroentgen; dimensi ini mengikut nisbah kadar pengiraan - nadi/s - kepada sinaran aras - μR/s).

Dalam kes di mana ia tidak ditunjukkan, sensitiviti sinaran kaunter perlu ditentukan oleh parameter lain yang sangat penting - latar belakangnya sendiri. Ini adalah nama untuk kelajuan mengira, faktornya adalah dua komponen: luaran - semula jadi sinaran latar belakang, dan dalaman - sinaran daripada radionuklid yang terperangkap dalam struktur kaunter itu sendiri, serta pelepasan elektron spontan daripada katodnya.

Kebergantungan kadar pengiraan pada tenaga gamma quanta ("strok dengan ketegaran") dalam kaunter Geiger

Satu lagi ciri penting pembilang Geiger ialah pergantungan sensitiviti sinarannya pada tenaga ("kekerasan") zarah pengion. Sejauh mana pergantungan ini signifikan ditunjukkan oleh graf dalam rajah. "Menunggang dengan ketegaran" jelas akan menjejaskan ketepatan ukuran yang diambil.

Hakikat bahawa kaunter Geiger adalah peranti runtuhan salji juga mempunyai kelemahannya - tindak balas peranti sedemikian tidak boleh digunakan untuk menilai punca pengujaannya. Denyutan keluaran yang dihasilkan oleh pembilang Geiger di bawah pengaruh a-zarah, elektron, dan g-quanta tidak berbeza. Zarah-zarah itu sendiri dan tenaganya hilang sepenuhnya dalam runtuhan berkembar yang mereka hasilkan.

Jadual menyediakan maklumat tentang kaunter Geiger halogen pemadam sendiri pengeluaran domestik, yang paling sesuai untuk perkakas rumah kawalan sinaran.

• 1 — voltan kendalian, V;
• 2 — dataran tinggi — kawasan pergantungan rendah kelajuan pengiraan pada voltan bekalan, V;
• 3 — latar belakang kaunter sendiri, imp/s, tidak lebih;
• 4 — sensitiviti sinaran kaunter, imp/μR (* — untuk kobalt-60);
• 5 - amplitud nadi keluaran, V, tidak kurang;
• 6 - dimensi, mm - diameter x panjang (panjang x lebar x tinggi);
• 7.1 - sinaran b - dan g - keras;
• 7.2 - b yang sama dan lembut - sinaran;
• 7.3 - sama dan a - sinaran;
• 7.4 - g - sinaran.

Dicipta pada tahun 1908 oleh ahli fizik Jerman Hans Wilhelm Geiger, peranti yang mampu menentukan digunakan secara meluas hari ini. Sebab untuk ini adalah sensitiviti tinggi peranti dan keupayaannya untuk mengesan pelbagai jenis sinaran. Kemudahan operasi dan kos rendah membolehkan sesiapa sahaja yang memutuskan untuk mengukur tahap sinaran secara bebas untuk membeli kaunter Geiger pada bila-bila masa dan di mana-mana sahaja. Apakah jenis peranti ini dan bagaimana ia berfungsi?

Prinsip operasi kaunter Geiger

Reka bentuknya agak mudah. Campuran gas yang terdiri daripada neon dan argon dipam ke dalam silinder tertutup dengan dua elektrod, yang mudah terion. Ia dibekalkan kepada elektrod (kira-kira 400V), yang dengan sendirinya tidak menyebabkan sebarang fenomena nyahcas sehingga saat proses pengionan bermula dalam persekitaran gas peranti. Penampilan zarah yang datang dari luar membawa kepada fakta bahawa elektron primer, dipercepatkan dalam medan yang sepadan, mula mengionkan molekul lain dalam medium gas. Akibatnya, di bawah pengaruh medan elektrik penciptaan elektron dan ion baharu seperti longsoran berlaku, yang meningkatkan kekonduksian awan elektron-ion secara mendadak. Pelepasan berlaku dalam persekitaran gas kaunter Geiger. Bilangan denyutan yang berlaku dalam tempoh masa tertentu adalah berkadar terus dengan bilangan zarah yang dikesan. Begitulah garis besar umum prinsip operasi pembilang Geiger.

Proses sebaliknya, akibatnya medium gas kembali ke keadaan asalnya, berlaku dengan sendirinya. Di bawah pengaruh halogen (biasanya bromin atau klorin digunakan), penggabungan semula cas sengit berlaku dalam persekitaran ini. Proses ini berlaku dengan lebih perlahan, dan oleh itu masa yang diperlukan untuk memulihkan sensitiviti kaunter Geiger adalah ciri pasport peranti yang sangat penting.

Walaupun prinsip operasi pembilang Geiger agak mudah, ia mampu bertindak balas kepada sinaran pengionan yang paling banyak. pelbagai jenis. Ini adalah α-, β-, γ-, serta x-ray, neutron dan semuanya bergantung pada reka bentuk peranti. Oleh itu, tetingkap input pembilang Geiger, yang mampu mengesan sinaran α- dan β lembut, diperbuat daripada mika dengan ketebalan 3 hingga 10 mikron. Untuk pengesanan ia diperbuat daripada berilium, dan ultraviolet dibuat daripada kuarza.

Di manakah kaunter Geiger digunakan?

Prinsip operasi kaunter Geiger adalah asas untuk operasi kebanyakan dosimeter moden. Instrumen kecil ini, yang mempunyai kos yang agak rendah, agak sensitif dan mampu memaparkan hasil dalam unit ukuran yang mudah difahami. Kemudahan penggunaan membolehkan peranti ini digunakan walaupun oleh mereka yang kurang memahami dosimetri.

Bergantung pada keupayaan dan ketepatan pengukurannya, dosimeter boleh menjadi profesional atau isi rumah. Dengan bantuan mereka, anda boleh menentukan sumber sinaran terion yang sedia ada dengan tepat pada masanya dan berkesan di kawasan terbuka dan di dalam rumah.

Peranti ini, yang menggunakan prinsip pembilang Geiger dalam operasinya, boleh memberikan isyarat bahaya dengan segera menggunakan kedua-dua isyarat visual dan audio atau getaran. Oleh itu, anda sentiasa boleh menyemak makanan, pakaian, memeriksa perabot, peralatan, bahan binaan, dan lain-lain untuk memastikan ketiadaan sinaran berbahaya kepada tubuh manusia.