जाइगर काउंटर कैसे काम करता है. गीजर काउंटर सिर्फ पहला गीजर काउंटर है

गीजर काउंटर विकिरण को मापने के लिए मुख्य संवेदक है। यह गामा, अल्फा, बीटा विकिरण और एक्स-रे को पंजीकृत करता है। विकिरण पंजीकरण के अन्य तरीकों की तुलना में इसकी संवेदनशीलता सबसे अधिक है, उदाहरण के लिए, आयनीकरण कक्ष। यह इसकी सर्वव्यापकता का मुख्य कारण है। विकिरण को मापने के लिए अन्य सेंसर बहुत ही कम उपयोग किए जाते हैं। लगभग सभी डोसिमेट्रिक कंट्रोल डिवाइस गीजर काउंटर पर आधारित हैं। वे बड़े पैमाने पर उत्पादित हैं, और विभिन्न स्तरों के उपकरण हैं: सैन्य स्वीकृति डोसिमीटर से लेकर चीनी उपभोक्ता सामान तक। अब विकिरण मापने के लिए कोई उपकरण खरीदना कोई समस्या नहीं है।

अभी हाल तक, डोसिमेट्रिक उपकरणों का सर्वव्यापी वितरण नहीं था। इसलिए 1986 तक, चेरनोबिल दुर्घटना के दौरान, यह पता चला कि आबादी के पास कोई डोसिमेट्रिक टोही उपकरण नहीं था, जो कि, आपदा के परिणामों को और बढ़ा देता था। उसी समय, शौकिया रेडियो और तकनीकी रचनात्मकता हलकों के प्रसार के बावजूद, गीजर काउंटरों को दुकानों में नहीं बेचा गया था, इसलिए घर-निर्मित डॉसिमीटर का निर्माण असंभव था।

गीजर काउंटरों के संचालन का सिद्धांत

यह ऑपरेशन के एक अत्यंत सरल सिद्धांत के साथ एक इलेक्ट्रोवैक्यूम डिवाइस है। विकिरण संवेदक एक धातु या कांच का कक्ष होता है जिसमें धातुकरण होता है, जो एक दुर्लभ अक्रिय गैस से भरा होता है। कक्ष के केंद्र में एक इलेक्ट्रोड रखा गया है। कक्ष की बाहरी दीवारें एक उच्च वोल्टेज स्रोत (आमतौर पर 400 वोल्ट) से जुड़ी होती हैं। आंतरिक इलेक्ट्रोड - संवेदनशील एम्पलीफायर के लिए। आयनीकरण विकिरण (विकिरण) कणों की एक धारा है। वे वास्तव में उच्च वोल्टेज कैथोड से एनोड फिलामेंट्स तक इलेक्ट्रॉनों को ले जाते हैं। उस पर बस एक वोल्टेज प्रेरित होता है, जिसे पहले से ही एक एम्पलीफायर से जोड़कर मापा जा सकता है।

गीजर काउंटर की उच्च संवेदनशीलता हिमस्खलन प्रभाव के कारण होती है। एम्पलीफायर आउटपुट पर जो ऊर्जा पंजीकृत करता है वह आयनकारी विकिरण के स्रोत की ऊर्जा नहीं है। यह डोसिमीटर की उच्च वोल्टेज बिजली आपूर्ति की ऊर्जा ही है। मर्मज्ञ कण केवल एक इलेक्ट्रॉन (एक ऊर्जा प्रभार जो मीटर द्वारा पंजीकृत वर्तमान में बदल जाता है) ले जाता है। इलेक्ट्रोड के बीच डाला गया गैस मिश्रणमहान गैसों से मिलकर: आर्गन, नियॉन। यह हाई-वोल्टेज डिस्चार्ज को बुझाने के लिए बनाया गया है। यदि ऐसा डिस्चार्ज होता है, तो यह एक गलत सकारात्मक काउंटर होगा। बाद के माप सर्किट ऐसे स्पाइक्स को अनदेखा करते हैं। इसके अलावा, उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति को भी उनसे बचाना चाहिए।

गीजर काउंटर में बिजली आपूर्ति सर्किटरी 400 वोल्ट के आउटपुट वोल्टेज पर कई माइक्रोएम्प्स का आउटपुट करंट प्रदान करती है। आपूर्ति वोल्टेज का सटीक मूल्य मीटर के प्रत्येक ब्रांड के लिए उसके तकनीकी विनिर्देश के अनुसार निर्धारित किया गया है।

गीजर काउंटर, संवेदनशीलता, विकिरण का पता लगाने की क्षमता

एक गीजर काउंटर का उपयोग करके आप पंजीकरण कर सकते हैं उच्चा परिशुद्धिगामा और बीटा विकिरण को मापें। दुर्भाग्य से, सीधे विकिरण के प्रकार को पहचानना असंभव है। यह परोक्ष रूप से सेंसर और वस्तु या क्षेत्र की जांच के बीच बाधाओं को रखकर किया जाता है। गामा किरणें अत्यधिक संचरित होती हैं और उनकी पृष्ठभूमि नहीं बदलती है। यदि डोसिमीटर बीटा विकिरण का पता लगाता है, तो धातु की एक पतली शीट से भी अलग करने वाले अवरोध की स्थापना, बीटा कणों के प्रवाह को लगभग पूरी तरह से अवरुद्ध कर देगी।

अलग-अलग डोसिमीटर DP-22, DP-24 के सेट जो अतीत में व्यापक थे, गीजर काउंटरों का उपयोग नहीं करते थे। इसके बजाय, वहाँ एक आयनीकरण कक्ष संवेदक का उपयोग किया गया था, इसलिए संवेदनशीलता बहुत कम थी। गीजर काउंटर पर आधारित आधुनिक डोसिमेट्रिक उपकरण हजारों गुना अधिक संवेदनशील होते हैं। उनका उपयोग सौर विकिरण पृष्ठभूमि में प्राकृतिक परिवर्तनों को रिकॉर्ड करने के लिए किया जा सकता है।

गीजर काउंटर की एक उल्लेखनीय विशेषता इसकी संवेदनशीलता, दसियों और सैकड़ों गुना अधिक है आवश्यक स्तर. यदि काउंटर को पूरी तरह से संरक्षित लीड कक्ष में चालू किया जाता है, तो यह एक विशाल प्राकृतिक विकिरण पृष्ठभूमि दिखाएगा। ये संकेत स्वयं मीटर के डिज़ाइन में कोई दोष नहीं हैं, जिसे कई प्रयोगशाला अध्ययनों द्वारा सत्यापित किया गया है। ऐसा डेटा प्राकृतिक ब्रह्मांडीय विकिरण पृष्ठभूमि का परिणाम है। प्रयोग केवल दिखाता है कि गीजर काउंटर कितना संवेदनशील है।

विशेष रूप से इस पैरामीटर की माप के लिए, तकनीकी विनिर्देश "पल्स काउंटर μr की संवेदनशीलता" (पल्स प्रति माइक्रोसेकंड) मान दर्शाते हैं। इनमें से जितनी अधिक दालें - उतनी ही अधिक संवेदनशीलता।

एक गीजर काउंटर, डोसीमीटर सर्किट के साथ विकिरण का मापन

दोसीमीटर सर्किट को दो कार्यात्मक मॉड्यूल में विभाजित किया जा सकता है: एक उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति और मापने वाला सर्किट। उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति - एनालॉग सर्किट। डिजिटल डोसिमीटर पर मापने वाला मॉड्यूल हमेशा डिजिटल होता है। यह एक पल्स काउंटर है जो डिवाइस के पैमाने पर संख्याओं के रूप में संबंधित मान प्रदर्शित करता है। विकिरण की खुराक को मापने के लिए, दालों को प्रति मिनट, 10, 15 सेकंड या अन्य मूल्यों पर गिनना आवश्यक है। माइक्रोकंट्रोलर दालों की संख्या को मानक विकिरण इकाइयों में डोसीमीटर पैमाने पर विशिष्ट मान में परिवर्तित करता है। यहाँ सबसे आम हैं:

• एक्स-रे (आमतौर पर माइक्रो-रोएंटजेन का उपयोग किया जाता है);
• सीवर्ट (माइक्रोसीवर्ट - mSv);
• ग्रे, खुश
• माइक्रोवाट/एम2 में फ्लक्स घनत्व।

सीवर्ट विकिरण को मापने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली इकाई है। सभी मानदंड इसके साथ सहसंबद्ध हैं, कोई अतिरिक्त पुनर्गणना की आवश्यकता नहीं है। रेम - जैविक वस्तुओं पर विकिरण के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए एक इकाई।

सेमीकंडक्टर रेडिएशन सेंसर के साथ गैस-डिस्चार्ज गीजर काउंटर की तुलना

गीजर काउंटर एक गैस-डिस्चार्ज डिवाइस है, और आधुनिक प्रवृत्तिमाइक्रोइलेक्ट्रॉनिक - हर जगह उनसे छुटकारा पाना। दर्जनों अर्धचालक विकिरण सेंसर विकसित किए गए हैं। उनके द्वारा पंजीकृत विकिरण पृष्ठभूमि का स्तर गीजर काउंटरों की तुलना में बहुत अधिक है। सेमीकंडक्टर सेंसर की संवेदनशीलता बदतर है, लेकिन इसका एक और फायदा है - दक्षता। अर्धचालकों को उच्च वोल्टेज शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। वे पोर्टेबल बैटरी चालित डोसिमीटर के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं। एक अन्य लाभ अल्फा कणों का पंजीकरण है। मीटर का गैस वॉल्यूम सेमीकंडक्टर सेंसर से काफी बड़ा है, लेकिन पोर्टेबल उपकरण के लिए भी इसके आयाम अभी भी स्वीकार्य हैं।

अल्फा, बीटा और गामा विकिरण का मापन

गामा विकिरण मापने में सबसे आसान है। यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन है, जो फोटॉनों की एक धारा है (प्रकाश भी फोटॉनों की एक धारा है)। प्रकाश के विपरीत, इसमें बहुत अधिक आवृत्ति और बहुत कम तरंग दैर्ध्य होती है। यह इसे परमाणुओं के माध्यम से घुसने की अनुमति देता है। नागरिक सुरक्षा में, गामा विकिरण मर्मज्ञ विकिरण है। यह घरों, कारों की दीवारों में घुस जाता है, विभिन्न संरचनाएंऔर केवल मिट्टी या कंक्रीट की एक परत से कुछ मीटर की देरी होती है। गामा क्वांटा का पंजीकरण सूर्य के प्राकृतिक गामा विकिरण के अनुसार डोसिमीटर के अंशांकन के साथ किया जाता है। विकिरण स्रोतों की आवश्यकता नहीं है। यह बीटा और अल्फा विकिरण के साथ बिल्कुल अलग मामला है।

यदि आयनीकरण विकिरण α (अल्फा विकिरण) बाहरी वस्तुओं से आता है, तो यह लगभग सुरक्षित है और हीलियम परमाणुओं के नाभिक की एक धारा का प्रतिनिधित्व करता है। इन कणों की सीमा और पारगम्यता छोटी है - कुछ माइक्रोमीटर (अधिकतम मिलीमीटर) - माध्यम की पारगम्यता पर निर्भर करती है। इस सुविधा के कारण, यह गीजर काउंटर द्वारा लगभग पंजीकृत नहीं है। साथ ही, अल्फा विकिरण का पंजीकरण महत्वपूर्ण है, क्योंकि ये कण हवा, भोजन और पानी के साथ शरीर में प्रवेश करते समय बेहद खतरनाक होते हैं। उनके डिक्रीइंग के लिए, गीजर काउंटर का उपयोग सीमित सीमा तक किया जाता है। विशेष अर्धचालक सेंसर अधिक सामान्य हैं।

गीजर काउंटर द्वारा बीटा विकिरण पूरी तरह से पंजीकृत है, क्योंकि बीटा कण एक इलेक्ट्रॉन है। यह वायुमंडल में सैकड़ों मीटर की यात्रा कर सकता है, लेकिन धातु की सतहों द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित हो जाता है। इस संबंध में, गीजर काउंटर में अभ्रक खिड़की होनी चाहिए। धातु कक्ष एक छोटी दीवार की मोटाई के साथ बनाया गया है। आंतरिक गैस की संरचना को इस तरह से चुना जाता है ताकि एक छोटा दबाव ड्रॉप सुनिश्चित किया जा सके। बीटा रेडिएशन के डिटेक्टर को रिमोट प्रोब पर रखा गया है। रोजमर्रा की जिंदगी में, ऐसे डोसिमीटर बहुत आम नहीं होते हैं। ये ज्यादातर सैन्य उत्पाद हैं।

गीजर काउंटर के साथ व्यक्तिगत डोसिमीटर

आयनीकरण कक्षों वाले पुराने मॉडलों के विपरीत उपकरणों के इस वर्ग में उच्च संवेदनशीलता है। कई घरेलू निर्माताओं द्वारा विश्वसनीय मॉडल पेश किए जाते हैं: टेरा, एमकेएस-05, डीकेआर, रेडेक्स, आरकेएस। माप की मानक इकाइयों में स्क्रीन पर डेटा आउटपुट के साथ ये सभी स्टैंड-अलोन डिवाइस हैं। विकिरण की संचित खुराक और तात्कालिक पृष्ठभूमि स्तर को प्रदर्शित करने के लिए एक विधा है।

एक आशाजनक दिशा स्मार्टफोन के लिए एक घरेलू डोसिमीटर-अटैचमेंट है। ऐसे उपकरण विदेशी निर्माताओं द्वारा निर्मित होते हैं। उनके पास समृद्ध तकनीकी क्षमताएं हैं, दिनों, हफ्तों, महीनों के लिए रीडिंग को स्टोर करने, गणना करने, पुनर्गणना करने और विकिरण को समेटने का कार्य है। अब तक, उत्पादन की मात्रा कम होने के कारण, इन उपकरणों की लागत काफी अधिक है।

घर का बना डोसिमीटर, उनकी आवश्यकता क्यों है?

गीजर काउंटर डोसिमीटर का एक विशिष्ट तत्व है, जिसके लिए पूरी तरह से दुर्गम है स्व निर्माण. इसके अलावा, यह केवल डॉसिमीटर में पाया जाता है या रेडियो स्टोर्स में अलग से बेचा जाता है। यदि यह सेंसर उपलब्ध है, तो डोसिमीटर के अन्य सभी घटकों को विभिन्न प्रकार के उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के हिस्सों से स्वतंत्र रूप से इकट्ठा किया जा सकता है: टीवी, मदरबोर्ड आदि। अब शौकिया रेडियो साइटों और मंचों पर लगभग एक दर्जन डिज़ाइन पेश किए जाते हैं। यह उन्हें इकट्ठा करने के लायक है, क्योंकि ये सबसे विकसित विकल्प हैं जिनमें सेटअप और डिबगिंग के लिए विस्तृत गाइड हैं।

गीजर काउंटर स्विचिंग सर्किट हमेशा उच्च वोल्टेज स्रोत की उपस्थिति का तात्पर्य करता है। मीटर का विशिष्ट ऑपरेटिंग वोल्टेज 400 वोल्ट है। यह ब्लॉकिंग जनरेटर सर्किट के अनुसार प्राप्त किया जाता है, और यह डॉसिमीटर सर्किट का सबसे जटिल तत्व है। काउंटर के आउटपुट को कम आवृत्ति वाले एम्पलीफायर से जोड़ा जा सकता है और स्पीकर में क्लिक की गणना की जा सकती है। इस तरह के डोसिमीटर को इकट्ठा किया जाता है आपातकालीन मामलेजब उत्पादन के लिए व्यावहारिक रूप से कोई समय नहीं होता है। सैद्धांतिक रूप से, एक गीजर काउंटर के आउटपुट को घरेलू उपकरणों के ऑडियो इनपुट से जोड़ा जा सकता है, जैसे कंप्यूटर।

सटीक मापन के लिए उपयुक्त होममेड डोसिमीटर सभी माइक्रोकंट्रोलर्स पर इकट्ठे होते हैं। प्रोग्रामिंग कौशल की यहां आवश्यकता नहीं है, क्योंकि कार्यक्रम तैयार-तैयार दर्ज किया गया है नि: शुल्क प्रवेश. घरेलू इलेक्ट्रॉनिक उत्पादन के लिए यहां की कठिनाइयाँ विशिष्ट हैं: एक मुद्रित सर्किट बोर्ड प्राप्त करना, रेडियो घटकों को टांका लगाना, एक मामला बनाना। यह सब एक छोटी सी कार्यशाला में हल किया जाता है। गीजर काउंटर से होममेड डोसिमीटर ऐसे मामलों में बनाए जाते हैं जहां:

• रेडीमेड डोसिमीटर खरीदने का कोई तरीका नहीं है;
• आपको विशेष विशेषताओं वाले उपकरण की आवश्यकता है;
• डोसिमीटर के निर्माण और समायोजन की प्रक्रिया का अध्ययन करना आवश्यक है।

एक होममेड डोसिमीटर को दूसरे डोसिमीटर का उपयोग करके प्राकृतिक पृष्ठभूमि के खिलाफ कैलिब्रेट किया जाता है। यह निर्माण प्रक्रिया को पूरा करता है।

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परिचय

1. काउंटरों की नियुक्ति

2. काउंटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

3. बुनियादी भौतिक नियम

3.1 कण पंजीकरण के बाद वसूली

3.2 डॉसिमेट्रिक लक्षण वर्णन

3.3 सेंसर प्रतिक्रिया

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिचय

गीजर-मुलर काउंटर आयनकारी विकिरण के सबसे आम डिटेक्टर (सेंसर) हैं। अब तक, उन्होंने उभरती हुई जरूरतों के लिए हमारी सदी की शुरुआत में ही आविष्कार किया था परमाणु भौतिकी, नहीं, विचित्र रूप से पर्याप्त, कोई पूर्ण प्रतिस्थापन। इसके मूल में, गीजर काउंटर बहुत सरल है। एक गैस मिश्रण जिसमें मुख्य रूप से आसानी से आयनित करने योग्य नियॉन और आर्गन शामिल थे, को दो इलेक्ट्रोड के साथ एक अच्छी तरह से खाली किए गए सीलबंद कंटेनर में पेश किया गया था। सिलेंडर कांच, धातु आदि हो सकता है। आमतौर पर, मीटर अपनी पूरी सतह के साथ विकिरण का अनुभव करते हैं, लेकिन ऐसे भी होते हैं जिनके लिए सिलेंडर में एक विशेष "खिड़की" होती है।

एक उच्च वोल्टेज यू इलेक्ट्रोड पर लागू होता है (अंजीर देखें), जो अपने आप में किसी भी निर्वहन की घटना का कारण नहीं बनता है। काउंटर इस अवस्था में तब तक रहेगा जब तक कि इसके गैसीय माध्यम में एक आयनीकरण केंद्र प्रकट नहीं हो जाता है - आयनीकरण कण द्वारा उत्पन्न आयनों और इलेक्ट्रॉनों का एक निशान जो बाहर से आया है। प्राथमिक इलेक्ट्रॉन, विद्युत क्षेत्र में गति करते हुए, गैसीय माध्यम के अन्य अणुओं को "रास्ते में" आयनित करते हैं, जिससे अधिक से अधिक नए इलेक्ट्रॉन और आयन उत्पन्न होते हैं। हिमस्खलन की तरह विकसित होकर, यह प्रक्रिया इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में एक इलेक्ट्रॉन-आयन क्लाउड के गठन के साथ समाप्त होती है, जो तेजी से इसकी चालकता को बढ़ाती है। काउंटर के गैस वातावरण में, एक डिस्चार्ज होता है, जो एक साधारण आंख से भी दिखाई देता है (यदि कंटेनर पारदर्शी है)।

रिवर्स प्रक्रिया - तथाकथित हैलोजन मीटर में गैस माध्यम की अपनी मूल स्थिति में वापसी - अपने आप होती है। हलोजन (आमतौर पर क्लोरीन या ब्रोमीन), गैसीय माध्यम में थोड़ी मात्रा में निहित होते हैं, जो आवेशों के गहन पुनर्संयोजन में योगदान करते हैं। लेकिन यह प्रक्रिया काफी धीमी है। गीजर काउंटर की विकिरण संवेदनशीलता को बहाल करने के लिए आवश्यक समय और वास्तव में इसकी गति निर्धारित करता है - "मृत" समय - इसकी महत्वपूर्ण पासपोर्ट विशेषता है। ऐसे मीटरों को हैलोजन स्व-बुझाने वाले मीटर कहा जाता है। सबसे कम आपूर्ति वोल्टेज, उत्कृष्ट आउटपुट सिग्नल पैरामीटर और पर्याप्त उच्च गति की विशेषता, वे घरेलू विकिरण निगरानी उपकरणों में आयनीकरण विकिरण सेंसर के रूप में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त साबित हुए हैं।

जाइगर काउंटर सबसे ज्यादा जवाब देने में सक्षम हैं अलग - अलग प्रकारआयनीकरण विकिरण - ए, बी, जी, पराबैंगनी, एक्स-रे, न्यूट्रॉन। लेकिन काउंटर की वास्तविक वर्णक्रमीय संवेदनशीलता काफी हद तक इसके डिजाइन पर निर्भर करती है। इस प्रकार, ए- और सॉफ्ट बी-विकिरण के प्रति संवेदनशील काउंटर की इनपुट विंडो बहुत पतली होनी चाहिए; इसके लिए आमतौर पर 3 ... 10 माइक्रोन की मोटाई वाले अभ्रक का उपयोग किया जाता है। एक काउंटर का गुब्बारा जो कठोर बी- और जी-विकिरण पर प्रतिक्रिया करता है, आमतौर पर 0.05 .... 0.06 मिमी की दीवार मोटाई के साथ एक सिलेंडर का आकार होता है (यह काउंटर के कैथोड के रूप में भी कार्य करता है)। एक्स-रे काउंटर विंडो बेरिलियम से बना है, और पराबैंगनी काउंटर क्वार्ट्ज ग्लास से बना है।

गीजर मुलर डोसिमेट्रिक विकिरण काउंटर

1. काउंटरों की नियुक्ति

गीजर-मुलर काउंटर एक दो-इलेक्ट्रोड उपकरण है जिसे आयनीकरण विकिरण की तीव्रता निर्धारित करने के लिए या दूसरे शब्दों में, परमाणु प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाले आयनीकरण कणों की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है: हीलियम आयन (- कण), इलेक्ट्रॉन (- कण), एक्स-रे क्वांटा (- कण) और न्यूट्रॉन। कण बहुत तेज गति से फैलते हैं [2 तक। आयनों के लिए 10 7 मी / से (10 मेव तक ऊर्जा) और इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रकाश की गति के बारे में (ऊर्जा 0.2 - 2 मेव)], जिसके कारण वे काउंटर के अंदर घुस जाते हैं। जब कोई कण उपकरण के आयतन में प्रवेश करता है तो काउंटर की भूमिका एक छोटी (मिलीसेकंड का अंश) वोल्टेज पल्स (इकाइयां - दसियों वोल्ट) बनाने की होती है।

आयनीकरण विकिरण (आयनीकरण कक्ष, आनुपातिक काउंटर) के अन्य डिटेक्टरों (सेंसर) की तुलना में, गीजर-मुलर काउंटर में उच्च थ्रेशोल्ड संवेदनशीलता है - यह आपको पृथ्वी की प्राकृतिक रेडियोधर्मी पृष्ठभूमि (1 कण प्रति सेमी 2 में 10) को नियंत्रित करने की अनुमति देता है - 100 सेकंड)। माप की ऊपरी सीमा अपेक्षाकृत कम है - 10 4 कण प्रति सेमी 2 प्रति सेकंड या 10 सीवर्ट प्रति घंटा (Sv / h) तक। काउंटर की एक विशेषता समान आउटपुट वोल्टेज दालों को बनाने की क्षमता है, चाहे कणों के प्रकार, उनकी ऊर्जा और सेंसर वॉल्यूम में कण द्वारा उत्पादित आयनीकरण की संख्या।

2. काउंटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

गीजर काउंटर का संचालन धातु इलेक्ट्रोड के बीच एक गैर-स्व-निरंतर स्पंदित गैस निर्वहन पर आधारित होता है, जो एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा शुरू किया जाता है जो गैस आयनीकरण -, -, या -पार्टिकल के परिणामस्वरूप दिखाई देते हैं। मीटर आमतौर पर इलेक्ट्रोड के एक बेलनाकार डिजाइन का उपयोग करते हैं, और आंतरिक सिलेंडर (एनोड) का व्यास बाहरी एक (कैथोड) की तुलना में बहुत छोटा (परिमाण के 2 या अधिक ऑर्डर) होता है, जो मौलिक महत्व का है। विशेषता एनोड व्यास 0.1 मिमी है।

कण निर्वात खोल और कैथोड के माध्यम से डिजाइन के "बेलनाकार" संस्करण में काउंटर में प्रवेश करते हैं (चित्र 2, ए) या डिजाइन के "अंत" संस्करण में एक विशेष सपाट पतली खिड़की के माध्यम से (चित्र 2)। ,बी). बाद वाले संस्करण का उपयोग उन β-कणों को दर्ज करने के लिए किया जाता है जिनकी मर्मज्ञ क्षमता कम होती है (उदाहरण के लिए, उन्हें कागज की एक शीट द्वारा बनाए रखा जाता है), लेकिन यदि कण स्रोत शरीर में प्रवेश करता है तो जैविक रूप से खतरनाक होते हैं। अभ्रक खिड़कियों वाले डिटेक्टरों का उपयोग तुलनात्मक रूप से कम ऊर्जा वाले β-कणों ("नरम" बीटा विकिरण) की गणना के लिए भी किया जाता है।

चावल। 2. एक बेलनाकार के योजनाबद्ध निर्माण ( ए) और अंत ( बी) गीजर काउंटर। पदनाम: 1 - निर्वात खोल (ग्लास); 2 - एनोड; 3 - कैथोड; 4 - खिड़की (अभ्रक, सिलोफ़न)

काउंटर के बेलनाकार संस्करण में, उच्च-ऊर्जा कणों या नरम एक्स-रे का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया, एक पतली दीवार वाली वैक्यूम खोल का उपयोग किया जाता है, और कैथोड पतली पन्नी से बना होता है या पतली धातु फिल्म (तांबा, एल्यूमीनियम) खोल की भीतरी सतह पर जमा। कई डिजाइनों में, एक पतली दीवार वाली धातु कैथोड (कठोरता के साथ) निर्वात खोल का एक तत्व है। हार्ड एक्स-रे विकिरण (-कण) में उच्च मर्मज्ञ शक्ति होती है। इसलिए, यह डिटेक्टरों द्वारा वैक्यूम खोल की पर्याप्त मोटी दीवारों और बड़े पैमाने पर कैथोड के साथ दर्ज किया जाता है। न्यूट्रॉन काउंटरों में, कैथोड को कैडमियम या बोरॉन की एक पतली परत के साथ लेपित किया जाता है, जिसमें न्यूट्रॉन विकिरण को परमाणु प्रतिक्रियाओं के माध्यम से रेडियोधर्मी विकिरण में परिवर्तित किया जाता है।

डिवाइस का आयतन आमतौर पर आर्गन या नियॉन से भरा होता है जिसमें वायुमंडलीय (10 -50 kPa) के करीब दबाव में आर्गन का एक छोटा (1% तक) मिश्रण होता है। अवांछित पोस्ट-डिस्चार्ज घटना को खत्म करने के लिए, ब्रोमिन या अल्कोहल वाष्प (1% तक) का मिश्रण गैस भरने में पेश किया जाता है।

उनके प्रकार और ऊर्जा की परवाह किए बिना कणों का पता लगाने के लिए एक गीजर काउंटर की क्षमता (कण द्वारा गठित इलेक्ट्रॉनों की संख्या की परवाह किए बिना एक वोल्टेज पल्स उत्पन्न करने के लिए) इस तथ्य से निर्धारित होती है कि, एनोड के बहुत छोटे व्यास के कारण, लगभग इलेक्ट्रोड पर लागू सभी वोल्टेज एक संकीर्ण निकट-एनोड परत में केंद्रित होते हैं। परत के बाहर एक "कण फँसाने वाला क्षेत्र" होता है जिसमें वे गैस के अणुओं को आयनित करते हैं। कणों द्वारा अणुओं से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों को एनोड की ओर त्वरित किया जाता है, लेकिन कम विद्युत क्षेत्र की ताकत के कारण गैस कमजोर रूप से आयनित होती है। उच्च क्षेत्र की ताकत के साथ निकट-एनोड परत में इलेक्ट्रॉनों के प्रवेश के बाद आयनीकरण तेजी से बढ़ता है, जहां इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन (एक या कई) बहुत उच्च स्तर के इलेक्ट्रॉन गुणन (10 7 तक) के साथ विकसित होते हैं। हालाँकि, परिणामी धारा अभी तक सेंसर सिग्नल की पीढ़ी के अनुरूप मूल्य तक नहीं पहुँचती है।

परिचालन मूल्य के लिए वर्तमान में एक और वृद्धि इस तथ्य के कारण है कि, आयनीकरण के साथ-साथ, लगभग 15 ईवी की ऊर्जा के साथ हिमस्खलन में पराबैंगनी फोटोन उत्पन्न होते हैं, जो गैस भरने में अशुद्धता अणुओं को आयनित करने के लिए पर्याप्त है (उदाहरण के लिए, आयनीकरण) ब्रोमीन अणुओं की क्षमता 12.8 V है)। परत के बाहर अणुओं के फोटोआयनीकरण के परिणामस्वरूप दिखाई देने वाले इलेक्ट्रॉनों को एनोड की ओर त्वरित किया जाता है, लेकिन कम क्षेत्र की ताकत के कारण हिमस्खलन यहां विकसित नहीं होता है और इस प्रक्रिया का निर्वहन के विकास पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। परत में, स्थिति भिन्न होती है: परिणामी फोटोइलेक्ट्रॉन, उच्च तीव्रता के कारण, तीव्र हिमस्खलन शुरू करते हैं जिसमें नए फोटॉन उत्पन्न होते हैं। उनकी संख्या प्रारंभिक एक से अधिक है और "फोटॉन - इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन - फोटॉन" योजना के अनुसार परत में प्रक्रिया तेजी से (कई माइक्रोसेकंड) बढ़ जाती है ("ट्रिगर मोड" में प्रवेश करती है)। इस मामले में, कण द्वारा शुरू किए गए पहले हिमस्खलन के स्थान से डिस्चार्ज एनोड ("अनुप्रस्थ प्रज्वलन") के साथ फैलता है, एनोड करंट तेजी से बढ़ता है और सेंसर सिग्नल का अग्रणी किनारा बनता है।

सिग्नल का अनुगामी किनारा (धारा में कमी) दो कारणों से होता है: प्रतिरोधक के पार धारा से वोल्टेज में गिरावट के कारण एनोड क्षमता में कमी (अग्रणी किनारे पर, क्षमता को इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस द्वारा बनाए रखा जाता है) और इलेक्ट्रॉनों के एनोड के लिए जाने के बाद आयनों के अंतरिक्ष आवेश की कार्रवाई के तहत परत में विद्युत क्षेत्र की ताकत में कमी (चार्ज बिंदुओं की क्षमता को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप परत पर वोल्टेज कम हो जाता है, और कण फंसने के क्षेत्र में वृद्धि)। दोनों कारण हिमस्खलन के विकास की तीव्रता को कम करते हैं और "हिमस्खलन - फोटॉन - हिमस्खलन" योजना के अनुसार प्रक्रिया फीकी पड़ जाती है, और सेंसर के माध्यम से करंट कम हो जाता है। वर्तमान पल्स के अंत के बाद, एनोड की क्षमता प्रारंभिक स्तर तक बढ़ जाती है (एनोड रेसिस्टर के माध्यम से इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस के चार्ज के कारण कुछ देरी के साथ), इलेक्ट्रोड के बीच की खाई में संभावित वितरण एक के रूप में अपने मूल रूप में लौट आता है। कैथोड में आयनों के पलायन का परिणाम, और काउंटर नए कणों के आगमन को पंजीकृत करने की क्षमता को पुनर्स्थापित करता है।

दर्जनों प्रकार के आयनीकरण विकिरण डिटेक्टरों का उत्पादन किया जाता है। उनके पदनाम के लिए कई प्रणालियों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, STS-2, STS-4 - फेस सेल्फ-एक्स्टिंग्विशिंग काउंटर, या MS-4 - कॉपर कैथोड वाला काउंटर (V - टंगस्टन के साथ, G - ग्रेफाइट के साथ), या SAT-7 - फेस पार्टिकल काउंटर, SBM -10 - काउंटर - धातु के कण, SNM-42 - धातु न्यूट्रॉन काउंटर, CPM-1 - एक्स-रे विकिरण के लिए काउंटर, आदि।

3. बुनियादी भौतिक नियम

3.1 कण पंजीकरण के बाद वसूली

एक कण के पंजीकरण के बाद आयनों के अंतराल को छोड़ने का समय अपेक्षाकृत लंबा हो जाता है - कुछ मिलीसेकंड, जो विकिरण खुराक दर को मापने की ऊपरी सीमा को सीमित करता है। उच्च विकिरण तीव्रता पर, कण आयन प्रस्थान समय से कम अंतराल पर आते हैं, और सेंसर कुछ कणों को पंजीकृत नहीं करता है। प्रक्रिया को इसके प्रदर्शन को बहाल करने के दौरान सेंसर के एनोड पर वोल्टेज के एक ऑसिलोग्राम द्वारा चित्रित किया गया है (चित्र 3)।

चावल। 3. गीजर काउंटर के एनोड पर वोल्टेज का ऑसिलोग्राम। यू हे- सामान्य मोड में सिग्नल आयाम (सैकड़ों वोल्ट)। 1 - 5 - कणों की संख्या

सेंसर वॉल्यूम में पहले कण (चित्र 3 में 1) का प्रवेश एक स्पंदित गैस निर्वहन शुरू करता है, जिससे वोल्टेज में कमी आती है यू हे(सामान्य संकेत आयाम)। इसके अलावा, वोल्टेज अंतराल के माध्यम से वर्तमान में धीमी कमी के परिणामस्वरूप बढ़ता है क्योंकि आयन कैथोड में जाते हैं और वोल्टेज स्रोत से इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस के चार्ज के कारण सीमित अवरोधक के माध्यम से होते हैं। यदि एक और कण (चित्र 3 में 2) पहले के आने के बाद थोड़े समय के अंतराल में सेंसर में प्रवेश करता है, तो आयन की क्रिया के तहत एनोड पर कम वोल्टेज और कम क्षेत्र की ताकत के कारण निर्वहन प्रक्रिया कमजोर रूप से विकसित होती है। अंतरिक्ष प्रभार। इस मामले में सेंसर सिग्नल अस्वीकार्य रूप से छोटा है। पहले के बाद लंबे समय के अंतराल के बाद दूसरे कण का आगमन (चित्र 3 में कण 3 - 5) अधिक आयाम का संकेत देता है, क्योंकि वोल्टेज बढ़ता है और अंतरिक्ष प्रभार घटता है।

यदि दूसरा कण अंजीर में कण 1 और 2 के बीच के समय अंतराल से कम अंतराल के बाद पहले के बाद सेंसर में प्रवेश करता है। 3, तो ऊपर बताए गए कारणों से, सेंसर एक संकेत उत्पन्न नहीं करता है ("कण की गिनती नहीं करता है")। इस संबंध में, कण 1 और 2 के बीच के समय अंतराल को "काउंटर का मृत समय" कहा जाता है (कण 2 का संकेत आयाम सामान्य का 10% है)। अंजीर में कण 2 और 5 के बीच का समय अंतराल। 3 को "सेंसर रिकवरी टाइम" कहा जाता है (कण 5 सिग्नल 90% सामान्य है)। इस समय के दौरान, सेंसर संकेतों का आयाम कम हो जाता है, और वे विद्युत आवेग काउंटर द्वारा पंजीकृत नहीं हो सकते हैं।

डेड टाइम (0.01 - 1 एमएस) और रिकवरी टाइम (0.1 - 1 एमएस) गीजर काउंटर के महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। उच्चतम दर्ज की गई खुराक दर अधिक है, इन मापदंडों के मान जितने छोटे हैं। मापदंडों को निर्धारित करने वाले मुख्य कारक गैस का दबाव और सीमित अवरोधक का मूल्य हैं। दबाव और प्रतिरोध मूल्य में कमी के साथ, मृत समय और पुनर्प्राप्ति समय कम हो जाता है, क्योंकि अंतराल से आयन के निकलने की दर बढ़ जाती है और इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस को चार्ज करने की प्रक्रिया का समय कम हो जाता है।

3.2 डॉसिमेट्रिक लक्षण वर्णन

गीजर काउंटर की संवेदनशीलता संवेदक द्वारा उत्पन्न दालों की आवृत्ति और विकिरण खुराक दर का अनुपात है, जिसे प्रति घंटे माइक्रोसीवर्ट में मापा जाता है (µSv/h; विकल्प: Sv/s, mSv/s, µSv/s)। विशेषता मूल्यसंवेदनशीलता: 0.1 - 1 पल्स प्रति माइक्रोसीवर्ट। ऑपरेटिंग रेंज में, मीटर रीडिंग (प्रति सेकंड दालों की संख्या) और खुराक दर के बीच संवेदनशीलता एक आनुपातिक कारक है। सीमा के बाहर, आनुपातिकता का उल्लंघन किया जाता है, जो डिटेक्टर की डॉसिमेट्रिक विशेषता को दर्शाता है - खुराक दर पर रीडिंग की निर्भरता (चित्र 4)।

चावल। विभिन्न गैस दबावों (1 - 5 kPa, 2 - 30 kPa) के साथ दो काउंटरों के लिए रेडियोधर्मी विकिरण (डोसिमेट्रिक विशेषताओं) की खुराक दर पर गिनती दर की निर्भरता

भौतिक कारणों से, यह इस प्रकार है कि खुराक की दर में वृद्धि के रूप में सेंसर रीडिंग मूल्य (1/) से अधिक नहीं हो सकता है, जहां सेंसर का मृत समय है (कम समय अंतराल पर आने वाले कणों पर विचार नहीं किया जाता है)। इसलिए, डॉसिमेट्रिक विशेषता का कार्यशील रैखिक खंड गहन विकिरण के क्षेत्र में स्तर (1 /) पर एक क्षैतिज सीधी रेखा में सुचारू रूप से गुजरता है।

मृत समय घटने के साथ, सेंसर की डॉसिमेट्रिक विशेषता अधिक के लिए एक क्षैतिज सीधी रेखा में बदल जाती है उच्च स्तरउच्च विकिरण शक्ति पर, और माप की ऊपरी सीमा बढ़ जाती है। यह स्थिति तब देखी जाती है जब गैस का दबाव कम हो जाता है (चित्र 4)। हालांकि, एक ही समय में, सेंसर की संवेदनशीलता कम हो जाती है (अणुओं के साथ टकराव के बिना गैस-डिस्चार्ज गैप को पार करने वाले कणों की संख्या बढ़ जाती है)। इसलिए, जब दबाव कम हो जाता है, तो डॉसिमेट्रिक विशेषता कम हो जाती है। गणितीय रूप से, विशेषता निम्नलिखित संबंध द्वारा वर्णित है:

कहाँ एन- गिनती दर (सेंसर रीडिंग - प्रति सेकंड दालों की संख्या); - काउंटर सेंसिटिविटी (पल्स प्रति सेकंड प्रति माइक्रोसीवर्ट); आर- विकिरण खुराक दर; - सेंसर डेड टाइम (सेकंड में)।

3.3 सेंसर प्रतिक्रिया

विकिरण खुराक दर की निगरानी अक्सर बाहर या अंदर की जानी चाहिए क्षेत्र की स्थितिजहां सेंसर बैटरी या अन्य गैल्वेनिक स्रोतों द्वारा संचालित होता है। काम करते-करते उनका तनाव कम हो जाता है। इसी समय, सेंसर में गैस-डिस्चार्ज प्रक्रियाएं बहुत हद तक वोल्टेज पर निर्भर करती हैं। इसलिए, निरंतर विकिरण खुराक दर पर वोल्टेज पर गीजर काउंटर रीडिंग की निर्भरता सेंसर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक है। निर्भरता को सेंसर की गिनती विशेषता कहा जाता है (चित्र 5)।

प्रस्तुत निर्भरता (वक्र 2) में से एक पर, विशेषता बिंदुओं को चिह्नित किया गया है ए -डी. कम वोल्टेज पर (बिंदु के बाईं ओर ए) सेंसर में उत्पन्न इलेक्ट्रॉन जब एक आयनीकरण कण प्रवेश करता है, इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन शुरू करता है, लेकिन उनकी तीव्रता आवश्यक आयाम की वर्तमान पल्स उत्पन्न करने के लिए अपर्याप्त है, और काउंटर रीडिंग शून्य हैं। डॉट ए"गिनती की शुरुआत के वोल्टेज" से मेल खाती है। खंड में वोल्टेज में वृद्धि के साथ ए - बीकाउंटर रीडिंग बढ़ जाती है, क्योंकि उच्च क्षेत्र की ताकत के साथ निकट-एनोड परत में कण के फंसने के क्षेत्र से इलेक्ट्रॉनों की संभावना बढ़ जाती है। एक कम वोल्टेज पर, इलेक्ट्रॉन परत में अपने आंदोलन के दौरान आयनों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं (वे पहले नकारात्मक आयनों के गठन के साथ ब्रोमीन अशुद्धता अणुओं को "छड़ी" कर सकते हैं)। बिंदु पर मेंवोल्टेज लगभग सभी इलेक्ट्रॉनों को परत में जल्दी से स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त है, और पुनर्संयोजन की तीव्रता शून्य के करीब है। सेंसर सामान्य आयाम के संकेत उत्पन्न करता है।

गिनती की विशेषता के कार्य खंड पर बी - सी("विशेषता पठार") बढ़ते वोल्टेज के साथ मीटर रीडिंग थोड़ी बढ़ जाती है, जिसका एक महत्वपूर्ण महत्व है व्यावहारिक मूल्यऔर गीजर काउंटर का लाभ है। इसकी गुणवत्ता अधिक है, पठार (100 -400 V) जितना लंबा है और गिनती की विशेषता के क्षैतिज खंड का ढलान कम है।

चावल। 5. वोल्टेज पर गिनती दर की निर्भरता (गिनती की विशेषता)। विभिन्न मूल्यगैस का दबाव और ब्रोमीन अशुद्धता सामग्री: 1 - 8 kPa, 0.5%; 2 - 16 केपीए, 0.5%; 3 - 16 kPa, 5 μSv/h की विकिरण खुराक दर के लिए 0.1%। ए बी सी डी- वक्र 2 के विशिष्ट बिंदु

एक पठार की ढलान (या ढलान)। एसप्रति यूनिट वोल्टेज मीटर रीडिंग में प्रतिशत परिवर्तन की विशेषता:

कहाँ एन बी और एन सी - मीटर रीडिंग पठार के आरंभ और अंत में; यू बी और यू सी- पठार की शुरुआत और अंत में वोल्टेज मान। विशिष्ट ढलान मान 0.01 - 0.05% / V हैं।

गिनती विशेषता के पठार पर रीडिंग की सापेक्ष स्थिरता एक विशिष्ट प्रकार के निर्वहन द्वारा प्रदान की जाती है जो सेंसर में आयनीकरण कण के आगमन के साथ होती है। वोल्टेज बढ़ने से इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन का विकास तेज हो जाता है, लेकिन यह केवल एनोड के साथ निर्वहन प्रसार के त्वरण की ओर जाता है, और काउंटर की प्रति कण एक संकेत उत्पन्न करने की क्षमता शायद ही परेशान होती है।

गिनती की विशेषता के पठार पर बढ़ते वोल्टेज के साथ गिनती की दर में मामूली वृद्धि निर्वहन की कार्रवाई के तहत कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन से जुड़ी है। उत्सर्जन तथाकथित-प्रक्रियाओं के कारण होता है, जिन्हें आयनों, उत्तेजित परमाणुओं और फोटॉनों द्वारा इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने के रूप में समझा जाता है। गुणांक को सशर्त रूप से प्रति आयन इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर माना जाता है (उत्तेजित परमाणु और फोटॉन ग्रहण किए जाते हैं)। गुणांक के विशिष्ट मान 0.1 - 0.01 (गैस और कैथोड सामग्री के प्रकार के आधार पर, एक इलेक्ट्रॉन को 10 - 100 आयन खींचते हैं) हैं। गुणांक के ऐसे मूल्यों पर, गीजर काउंटर कार्य नहीं करता है, क्योंकि कैथोड छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों को आयनकारी कणों के रूप में पंजीकृत किया जाता है (झूठे संकेत दर्ज किए जाते हैं)।

गैस भरने ("शमन अशुद्धियों") में ब्रोमीन या अल्कोहल वाष्प की शुरूआत से मीटर का सामान्य कामकाज सुनिश्चित होता है, जो तेजी से गुणांक (10 -4 से नीचे) को कम करता है। इस मामले में, झूठे संकेतों की संख्या भी तेजी से घटती है, लेकिन ध्यान देने योग्य रहती है (उदाहरण के लिए, कुछ प्रतिशत)। जैसे ही वोल्टेज बढ़ता है, डिस्चार्ज प्रक्रिया तेज हो जाती है; आयनों, उत्तेजित परमाणुओं और फोटॉनों की संख्या बढ़ जाती है और तदनुसार, झूठे संकेतों की संख्या बढ़ जाती है। यह गिनती विशेषता (ढलान में वृद्धि) और पठार के अंत (एक खड़ी खंड में संक्रमण) के पठार पर सेंसर रीडिंग में मामूली वृद्धि की व्याख्या करता है सी - डी). अशुद्धता सामग्री में वृद्धि के साथ, गुणांक काफी हद तक कम हो जाता है, जो पठार की ढलान को कम करता है और इसकी लंबाई बढ़ाता है (चित्र 5 में 2 और 3 घटता है)।

हालांकि, एक निश्चित मूल्य (ब्रोमीन के लिए 1%, शराब के लिए 10%) से ऊपर शमन अशुद्धता की सामग्री में वृद्धि सेंसर मापदंडों को बिगड़ती है: गिनती की शुरुआत का वोल्टेज बढ़ जाता है (बिंदु एचित्र में), पठार का ढाल बढ़ जाता है और इसकी लंबाई कम हो जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि भारी नकारात्मक आयनों के गठन के साथ ब्रोमीन या अल्कोहल अणुओं के लिए आयनकारी कण "स्टिक" द्वारा उत्पन्न कुछ इलेक्ट्रॉन, जो एक महत्वपूर्ण अवधि के बाद निकट-एनोड परत पर पहुंचते हैं, जब काउंटर कणों को दर्ज करने की क्षमता पहले ही बहाल कर चुका है। परत में, एक उच्च क्षेत्र शक्ति की क्रिया के तहत, आयन विभाजित हो जाता है और उभरता हुआ इलेक्ट्रॉन एक गलत सेंसर संकेत आरंभ करता है।

शमन अशुद्धियों की कार्रवाई के भौतिक तंत्र में कैथोड को आयनों, उत्तेजित परमाणुओं और फोटॉन की आपूर्ति में तेज कमी होती है जो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन का कारण बन सकती है, साथ ही कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के कार्य समारोह में वृद्धि भी हो सकती है। कैथोड की ओर बढ़ने की प्रक्रिया में मुख्य गैस (नियॉन या आर्गन) के आयन अशुद्धता के अणुओं के साथ टकराव में "रिचार्जिंग" के परिणामस्वरूप तटस्थ परमाणु बन जाते हैं, क्योंकि नियॉन और आर्गन की आयनीकरण क्षमता ब्रोमीन और अल्कोहल की तुलना में अधिक होती है। (क्रमश: 21.5 वी; 15, 7 वी; 12.8 वी; 11.3 वी)। इस मामले में जारी ऊर्जा अणुओं के विनाश या कम-ऊर्जा फोटॉनों के निर्माण पर खर्च की जाती है जो इलेक्ट्रॉनों के प्रकाश उत्सर्जन को पैदा करने में सक्षम नहीं हैं। इसके अलावा, ऐसे फोटोन, अशुद्धता के अणुओं द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होते हैं।

रिचार्जिंग के दौरान गठित अशुद्धता आयन कैथोड में प्रवेश करते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन का कारण नहीं बनते हैं। ब्रोमीन के मामले में, यह इस तथ्य से समझाया गया है कि आयन (12.8 eV) की संभावित ऊर्जा कैथोड से दो इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने के लिए अपर्याप्त है (एक आयन को बेअसर करने के लिए, और दूसरा इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन शुरू करने के लिए), चूँकि अशुद्ध ब्रोमीन की उपस्थिति में कैथोड से इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन बढ़कर 7 eV हो जाता है। शराब के मामले में, जब आयनों को कैथोड पर बेअसर किया जाता है, तो जारी की गई ऊर्जा आमतौर पर एक जटिल अणु के पृथक्करण पर खर्च होती है, न कि इलेक्ट्रॉनों की अस्वीकृति पर।

निर्वहन में उत्पन्न होने वाली मुख्य गैस के दीर्घकालिक (मेटास्टेबल) उत्साहित परमाणु कैथोड पर गिर सकते हैं और इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन का कारण बन सकते हैं, क्योंकि उनकी संभावित ऊर्जा काफी अधिक है (उदाहरण के लिए, नियॉन के लिए 16.6 ईवी)। हालाँकि, प्रक्रिया की संभावना बहुत कम हो जाती है, क्योंकि अशुद्धता के अणुओं के साथ टकराव में परमाणु अपनी ऊर्जा को उनमें स्थानांतरित कर देते हैं - वे "बुझ जाते हैं"। अशुद्धता के अणुओं के पृथक्करण या कम ऊर्जा वाले फोटॉनों के उत्सर्जन पर ऊर्जा खर्च की जाती है जो कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के प्रकाश उत्सर्जन का कारण नहीं बनते हैं और अशुद्धता के अणुओं द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होते हैं।

लगभग इसी तरह, डिस्चार्ज से आने वाले उच्च-ऊर्जा फोटॉन, जो कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन का कारण बन सकते हैं, "बुझ" जाते हैं: वे अणुओं के पृथक्करण और कम ऊर्जा के उत्सर्जन के लिए बाद में ऊर्जा की खपत के साथ अशुद्धता अणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं। फोटॉन।

ब्रोमीन के अतिरिक्त काउंटरों का स्थायित्व बहुत अधिक है (10 10 - 10 11 दालें), क्योंकि यह शमन अशुद्धियों के अणुओं के अपघटन तक सीमित नहीं है। ब्रोमीन की सांद्रता में कमी इसकी अपेक्षाकृत उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण है, जो सेंसर की निर्माण तकनीक को जटिल बनाती है और कैथोड सामग्री की पसंद पर प्रतिबंध लगाती है (उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जाता है)।

गिनती की विशेषता गैस के दबाव पर निर्भर करती है: इसकी वृद्धि के साथ, गिनती शुरू वोल्टेज बढ़ जाती है (बिंदु एचित्र 5 में दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है), और सेंसर में गैस अणुओं द्वारा आयनकारी कणों के अधिक कुशल जाल के परिणामस्वरूप पठार का स्तर बढ़ जाता है (चित्र 5 में वक्र 1 और 2)। उलटी गिनती वोल्टेज में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया गया है कि संवेदक में स्थितियां पास्चेन वक्र की सही शाखा के अनुरूप हैं।

निष्कर्ष

गीजर-मुलर काउंटर के व्यापक उपयोग को इसकी उच्च संवेदनशीलता, विभिन्न प्रकार के विकिरणों को दर्ज करने की क्षमता और तुलनात्मक सादगी और स्थापना की कम लागत से समझाया गया है। काउंटर का आविष्कार 1908 में गीजर द्वारा किया गया था और मुलर द्वारा सुधार किया गया था।

एक बेलनाकार गीजर-मुलर काउंटर में एक धातु ट्यूब या एक ग्लास ट्यूब होता है जो अंदर से धातुकृत होता है, और एक पतली धातु का धागा सिलेंडर की धुरी के साथ फैला होता है। फिलामेंट एनोड के रूप में कार्य करता है, ट्यूब कैथोड के रूप में। ट्यूब एक दुर्लभ गैस से भरी होती है, ज्यादातर मामलों में आर्गन और नियॉन जैसी महान गैसों का उपयोग किया जाता है। कैथोड और एनोड के बीच लगभग 400V का एक वोल्टेज बनाया जाता है।अधिकांश मीटरों के लिए, एक तथाकथित पठार होता है, जो लगभग 360 से 460V तक होता है, इस सीमा में छोटे वोल्टेज में उतार-चढ़ाव गिनती दर को प्रभावित नहीं करते हैं।

काउंटर का संचालन प्रभाव आयनीकरण पर आधारित है।रेडियोधर्मी आइसोटोप द्वारा उत्सर्जित जी-क्वांटा, काउंटर की दीवारों पर गिरकर, इससे इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है। इलेक्ट्रॉन, गैस में चलते हैं और गैस के परमाणुओं से टकराते हैं, परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं और सकारात्मक आयन और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। कैथोड और एनोड के बीच विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा के लिए त्वरित करता है जिस पर प्रभाव आयनीकरण शुरू होता है। आयनों का हिमस्खलन होता है, और काउंटर के माध्यम से करंट तेजी से बढ़ता है। इस स्थिति में, प्रतिरोध R पर एक वोल्टेज पल्स बनता है, जिसे रिकॉर्डिंग डिवाइस में फीड किया जाता है। काउंटर में गिरने वाले अगले कण को ​​​​पंजीकृत करने में सक्षम होने के लिए, हिमस्खलन निर्वहन को बुझाना होगा। यह अपने आप होता है। जिस समय प्रतिरोध R पर एक करंट पल्स दिखाई देता है, एक बड़ी वोल्टेज ड्रॉप होती है, इसलिए एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज तेजी से घटता है - इतना कि डिस्चार्ज बंद हो जाता है और काउंटर फिर से ऑपरेशन के लिए तैयार हो जाता है।

काउंटर की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसकी दक्षता है। काउंटर से टकराने वाले सभी आर-फोटॉन माध्यमिक इलेक्ट्रॉन नहीं देंगे और पंजीकृत होंगे, क्योंकि पदार्थ के साथ आर-किरणों की बातचीत अपेक्षाकृत दुर्लभ है, और कुछ माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को गैस की मात्रा तक पहुंचने से पहले डिवाइस की दीवारों में अवशोषित किया जाता है। .

काउंटर की दक्षता काउंटर की दीवारों की मोटाई, उनकी सामग्री और जी-विकिरण की ऊर्जा पर निर्भर करती है। सबसे कुशल काउंटर हैं जिनकी दीवारें एक बड़ी परमाणु संख्या Z वाली सामग्री से बनी हैं, क्योंकि इससे द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों का निर्माण बढ़ता है। इसके अलावा, काउंटर की दीवारें काफी मोटी होनी चाहिए। काउंटर की दीवार की मोटाई को उसकी समानता की स्थिति से दीवार सामग्री में माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों के औसत मुक्त पथ से चुना जाता है। एक बड़ी दीवार की मोटाई के साथ, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन काउंटर के कार्यशील आयतन में नहीं गुजरेंगे, और कोई करंट पल्स नहीं होगा। चूंकि आर-विकिरण कमजोर रूप से पदार्थ के साथ संपर्क करता है, इसलिए आर-काउंटर की दक्षता भी आमतौर पर कम होती है और केवल 1-2% होती है। गीजर-मुलर काउंटर का एक और नुकसान यह है कि यह कणों की पहचान करने और उनकी ऊर्जा निर्धारित करने की क्षमता प्रदान नहीं करता है। ये कमियां जगमगाहट काउंटरों में अनुपस्थित हैं।

ग्रन्थसूची

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गीजर-मुलर काउंटर के संचालन की संरचना और सिद्धांत

में हाल तक, हमारे देश में आम नागरिकों की ओर से विकिरण सुरक्षा पर ध्यान तेजी से बढ़ रहा है। और यह न केवल चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुखद घटनाओं और इसके आगे के परिणामों के कारण है, बल्कि विभिन्न प्रकार की घटनाएं भी हैं जो समय-समय पर ग्रह पर एक या दूसरे स्थान पर होती हैं। इस संबंध में, पिछली शताब्दी के अंत में, उपकरण दिखाई देने लगे विकिरण की डॉसिमेट्रिक निगरानी घरेलू उद्देश्य . और इस तरह के उपकरणों ने कई लोगों को न केवल स्वास्थ्य, बल्कि कभी-कभी जीवन भी बचाया, और यह न केवल बहिष्करण क्षेत्र से सटे क्षेत्रों पर लागू होता है। इसलिए, हमारे देश में किसी भी स्थान पर विकिरण सुरक्षा के मुद्दे आज भी प्रासंगिक हैं।

में सभी घरेलू और लगभग सभी आधुनिक पेशेवर डोसिमीटर . दूसरे प्रकार से इसे डोसिमीटर का संवेदनशील तत्व कहा जा सकता है। इस उपकरण का आविष्कार 1908 में जर्मन भौतिक विज्ञानी हंस गीगर द्वारा किया गया था, और बीस साल बाद, एक अन्य भौतिक विज्ञानी वाल्टर मुलर ने इस विकास में सुधार किया, और यह इस उपकरण का सिद्धांत है जो वर्तमान समय में उपयोग किया जाता है।

एच कुछ आधुनिक डोसिमीटर में एक साथ चार काउंटर होते हैं, जो माप की सटीकता और डिवाइस की संवेदनशीलता को बढ़ाने के साथ-साथ माप समय को कम करना संभव बनाता है। अधिकांश गीजर-मुलर काउंटर गामा विकिरण, उच्च-ऊर्जा बीटा विकिरण और एक्स-रे का पता लगाने में सक्षम हैं। हालांकि, उच्च-ऊर्जा वाले अल्फा कणों के निर्धारण के लिए विशेष विकास हुए हैं। केवल गामा विकिरण का पता लगाने के लिए डोसीमीटर सेट करने के लिए, तीन प्रकार के विकिरणों में सबसे खतरनाक, संवेदनशील कक्ष को सीसे या अन्य स्टील से बने एक विशेष आवरण से ढक दिया जाता है, जिससे बीटा कणों के प्रवेश को काटना संभव हो जाता है। विरोध करना।

में घरेलू और व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए आधुनिक डोसिमीटर, SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 जैसे सेंसर व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे कैमरे और अन्य मापदंडों के समग्र आयामों में भिन्न होते हैं, 20 सेंसर की लाइन के लिए निम्नलिखित आयाम विशिष्ट हैं, लंबाई 110 मिमी, व्यास 11 मिमी, और 21 वें मॉडल के लिए, 6 मिमी के व्यास के साथ लंबाई 20-22 मिमी . क्या समझना जरूरी है अधिक आकारकैमरा, जितने अधिक रेडियोधर्मी तत्व इसके माध्यम से उड़ेंगे, और इसकी संवेदनशीलता और सटीकता उतनी ही अधिक होगी। तो, सेंसर की 20 वीं श्रृंखला के लिए, आयाम 21 वीं की तुलना में 8-10 गुना बड़ा है, लगभग उसी अनुपात में हमारे पास संवेदनशीलता में अंतर होगा।

को एक गीजर काउंटर के डिजाइन को योजनाबद्ध रूप से निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। कैथोड और एनोड के बीच एक विद्युत निर्वहन की शुरुआत की सुविधा के लिए न्यूनतम दबाव पर एक अक्रिय गैस (जैसे, आर्गन, नियॉन, या उसके मिश्रण) से भरे एक बेलनाकार कंटेनर से युक्त एक सेंसर। कैथोड, अक्सर, संवेदनशील संवेदक का संपूर्ण धातु का मामला होता है, और एनोड इंसुलेटर पर रखा एक छोटा तार होता है। कभी-कभी कैथोड को अतिरिक्त रूप से स्टेनलेस स्टील या सीसे से बने सुरक्षात्मक आवरण में लपेटा जाता है, यह काउंटर को केवल गामा किरणों का पता लगाने के लिए सेट करने के लिए किया जाता है।

डी घरेलू उपयोग के लिए, वर्तमान में, एंड-फेस सेंसर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, बीटा-1, बीटा-2)। ऐसे काउंटरों को इस तरह से डिजाइन किया जाता है कि वे अल्फा कणों का भी पता लगाने और उन्हें पंजीकृत करने में सक्षम होते हैं। ऐसा काउंटर एक फ्लैट सिलेंडर है जिसमें अंदर स्थित इलेक्ट्रोड होते हैं, और केवल 12 माइक्रोन की मोटाई के साथ अभ्रक फिल्म से बनी एक इनपुट (काम करने वाली) खिड़की होती है। यह डिज़ाइन उच्च-ऊर्जा अल्फा कणों और कम-ऊर्जा बीटा कणों का पता लगाना संभव बनाता है। वहीं, बीटा-1 और बीटा 1-1 काउंटर की वर्किंग विंडो का एरिया 7 sq.cm है। बीटा-2 डिवाइस के लिए माइका वर्किंग विंडो का क्षेत्र बीटा-1 की तुलना में 2 गुना बड़ा है, इसे निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, आदि।

इ यदि हम गीजर काउंटर कक्ष के संचालन के सिद्धांत के बारे में बात करते हैं, तो इसे संक्षेप में निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। सक्रिय होने पर, लोड रेसिस्टर के माध्यम से कैथोड और एनोड पर एक उच्च वोल्टेज (350 - 475 वोल्ट के क्रम का) लगाया जाता है, लेकिन ढांकता हुआ के रूप में काम करने वाली अक्रिय गैस के कारण उनके बीच कोई निर्वहन नहीं होता है। जब यह कक्ष में प्रवेश करता है, तो इसकी ऊर्जा कक्ष निकाय या कैथोड की सामग्री से एक मुक्त इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त होती है, यह इलेक्ट्रॉन आसपास के अक्रिय गैस से हिमस्खलन की तरह मुक्त इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना शुरू कर देता है और इसका आयनीकरण होता है, जो अंततः होता है इलेक्ट्रोड के बीच निर्वहन के लिए। सर्किट बंद है और तथ्य दियाडिवाइस के माइक्रोक्रिकिट का उपयोग करके पंजीकृत किया जा सकता है, जो गामा या एक्स-रे विकिरण की मात्रा का पता लगाने का तथ्य है। कैमरा फिर रीसेट हो जाता है, जिससे अगले कण का पता लगाया जा सकता है।

एच कक्ष में निर्वहन प्रक्रिया को रोकने और अगले कण के पंजीकरण के लिए कक्ष तैयार करने के लिए, दो विधियाँ हैं, उनमें से एक इस तथ्य पर आधारित है कि इलेक्ट्रोड को वोल्टेज की आपूर्ति बहुत कम समय के लिए रोक दी जाती है , जो गैस आयनीकरण प्रक्रिया को रोकता है। दूसरी विधि अक्रिय गैस में एक और पदार्थ जोड़ने पर आधारित है, उदाहरण के लिए, आयोडीन, अल्कोहल और अन्य पदार्थ, जबकि वे इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज में कमी लाते हैं, जो आगे आयनीकरण की प्रक्रिया को भी रोक देता है और कैमरा सक्षम हो जाता है अगले रेडियोधर्मी तत्व का पता लगाने के लिए। पर यह विधिएक बड़ी क्षमता लोड रोकनेवाला प्रयोग किया जाता है।

पी काउंटर कक्ष में निर्वहन की संख्या के बारे में और मापा क्षेत्र में या किसी विशिष्ट वस्तु से विकिरण के स्तर का न्याय कर सकते हैं।

1.4 गीजर-मुलर काउंटर

में आनुपातिक काउंटर, गैस डिस्चार्ज केवल गैस की मात्रा के एक हिस्से में विकसित होता है। सबसे पहले, इसमें प्राथमिक आयनीकरण बनता है, और फिर इलेक्ट्रॉनों का एक हिमस्खलन। शेष मात्रा गैस निर्वहन द्वारा कवर नहीं की जाती है। जैसे ही वोल्टेज बढ़ता है, महत्वपूर्ण क्षेत्र फैलता है। यह उत्तेजित अणुओं की सांद्रता को बढ़ाता है, और इसलिए उत्सर्जित फोटॉनों की संख्या। कैथोड से फोटॉनों के प्रभाव में और गैस के अणु निकल जाते हैं

अधिक से अधिक फोटोइलेक्ट्रॉन। बाद में, काउंटर की मात्रा में इलेक्ट्रॉनों के नए हिमस्खलन को जन्म देते हैं, प्राथमिक आयनीकरण से गैस निर्वहन द्वारा कब्जा नहीं किया जाता है। इस प्रकार, वोल्टेज यू में वृद्धि काउंटर की मात्रा से अधिक गैस निर्वहन के प्रसार की ओर ले जाती है। कुछ वोल्टेज पर यू पी। दहलीज कहा जाता है, गैस डिस्चार्ज काउंटर की पूरी मात्रा को कवर करता है। वोल्टेज यू पी पर गीजर-मुलर क्षेत्र शुरू होता है।

Geiger काउंटर (या Geiger-Muller काउंटर) - आवेशित गैस से भरा काउंटर प्राथमिक कण, विद्युत संकेत जिसमें से काउंटर के गैस वॉल्यूम के द्वितीयक आयनीकरण के कारण प्रवर्धित होता है और इस मात्रा में कण द्वारा छोड़ी गई ऊर्जा पर निर्भर नहीं करता है। 1908 में एच. गीगर और ई. रदरफोर्ड द्वारा खोजा गया, बाद में गीजर और डब्ल्यू मुलर द्वारा सुधार किया गया। काउंटरगीजर-मुलर - आयनीकरण विकिरण के सबसे आम डिटेक्टर (सेंसर)।

गीजर-मुलर काउंटर-विभिन्न प्रकार के रेडियोधर्मी और अन्य आयनकारी विकिरणों का पता लगाने और उनका अध्ययन करने के लिए एक गैस-डिस्चार्ज डिवाइस: α- और β-कण, γ-क्वांटा, प्रकाश और एक्स-रे क्वांटा, ब्रह्मांडीय किरणों और त्वरक में उच्च-ऊर्जा कण। गामा क्वांटा एक Geiger-Muller काउंटर द्वारा द्वितीयक आयनीकरण कणों - फोटोइलेक्ट्रॉन, कॉम्पटन इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े द्वारा पंजीकृत हैं; काउंटर की गैस में उत्पन्न होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं के रिकॉइल नाभिक और उत्पादों द्वारा न्यूट्रॉन को पंजीकृत किया जाता है। मीटर सेल्फ-सस्टेनिंग के अनुरूप वोल्टेज पर काम करता है

कोरोना डिस्चार्ज (अनुभाग V, चित्र 21)।

चावल। 21. गीजर काउंटर को चालू करने की योजना

संधारित्र द्वारा शंट किए गए प्रतिरोध R के माध्यम से दीवारों और केंद्रीय इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर (V) लगाया जाता है

सी 1।

इस काउंटर में आवेशित कण का पता लगाने की लगभग 100% संभावना है, क्योंकि

निर्वहन होने के लिए एक एकल इलेक्ट्रॉन-आयन जोड़ी पर्याप्त है।

संरचनात्मक रूप से, गीजर काउंटर को आनुपातिक काउंटर के रूप में भी व्यवस्थित किया जाता है, अर्थात एक अत्यधिक गैर-समान विद्युत क्षेत्र के साथ एक संधारित्र (आमतौर पर बेलनाकार) है। एक सकारात्मक क्षमता (एनोड) आंतरिक इलेक्ट्रोड (एक पतली धातु धागा) पर लागू होती है, और एक नकारात्मक क्षमता (कैथोड) बाहरी एक पर लागू होती है। इलेक्ट्रोड 13-26 kN/m 2 (100-200 mm pm st.) के दबाव तक कुछ गैस से भरे भली भांति बंद टैंक में संलग्न हैं। काउंटर इलेक्ट्रोड पर कई सौ V का वोल्टेज लगाया जाता है। प्रतिरोध R के माध्यम से धागे पर + चिन्ह लगाया जाता है।

कार्यात्मक रूप से, गीजर काउंटर भी आनुपातिक काउंटर को दोहराता है, लेकिन बाद वाले से भिन्न होता है, इलेक्ट्रोड पर उच्च संभावित अंतर के कारण, यह ऐसे मोड में संचालित होता है जब यह डिटेक्टर वॉल्यूम में एक इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के लिए पर्याप्त होता है माध्यमिक आयनीकरण (गैस प्रवर्धन) के कारण एक शक्तिशाली हिमस्खलन जैसी प्रक्रिया विकसित करना, जो एनोड फिलामेंट के पास पूरे क्षेत्र को आयनित करने में सक्षम है। इस मामले में, वर्तमान नाड़ी सीमित मूल्य (संतृप्त) तक पहुंचती है और प्राथमिक आयनीकरण पर निर्भर नहीं करती है। हिमस्खलन की तरह विकसित होकर, यह प्रक्रिया इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में एक इलेक्ट्रॉन-आयन क्लाउड के गठन के साथ समाप्त होती है, जो तेजी से इसकी चालकता को बढ़ाती है। संक्षेप में, जब कोई कण गीजर काउंटर में प्रवेश करता है, तो उसमें एक स्वतंत्र गैस डिस्चार्ज (प्रज्वलित) होता है, जो एक साधारण गैस के साथ भी दिखाई देता है (यदि कंटेनर पारदर्शी है)। इस मामले में, गैस प्रवर्धन कारक 1010 तक पहुंच सकता है, और नाड़ी का परिमाण दसियों वोल्ट तक पहुंच सकता है।

एक कोरोना डिस्चार्ज फ्लैश होता है और मीटर के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है।

काउंटर में विद्युत क्षेत्र का वितरण ऐसा है कि निर्वहन केवल काउंटर के एनोड के आसपास के क्षेत्र में कई फिलामेंट व्यास की दूरी पर विकसित होता है। इलेक्ट्रॉन तेजी से फिलामेंट (10-6 सेकंड से अधिक नहीं) पर जमा होते हैं, जिसके चारों ओर सकारात्मक आयनों का "म्यान" बनता है। एक सकारात्मक स्थान आवेश प्रभावी एनोड व्यास को बढ़ाता है और इस तरह क्षेत्र की ताकत को कम करता है, इसलिए निर्वहन बाधित होता है। जैसे ही सकारात्मक आयनों की परत फिलामेंट से दूर जाती है, इसका स्क्रीनिंग प्रभाव कमजोर हो जाता है और एनोड के पास क्षेत्र की ताकत एक नए डिस्चार्ज फ्लैश के गठन के लिए पर्याप्त हो जाती है। कैथोड के पास आने वाले सकारात्मक आयन बाद वाले से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक उत्तेजित अवस्था में एक अक्रिय गैस के तटस्थ परमाणु बनते हैं। पर उत्साहित परमाणु

पर्याप्त रूप से कैथोड के पास पहुंचने पर, इसकी सतह से इलेक्ट्रॉनों को खटखटाया जाता है, जो नए हिमस्खलन के संस्थापक बन जाते हैं। बाहरी प्रभाव के बिना, ऐसा काउंटर लंबे आंतरायिक निर्वहन में होगा।

इस प्रकार, पर्याप्त रूप से बड़े आर (108 -1010 ओम) के साथ, धागे पर एक नकारात्मक चार्ज जमा होता है

और फिलामेंट और कैथोड के बीच संभावित अंतर तेजी से गिरता है, जिससे डिस्चार्ज समाप्त हो जाता है। उसके बाद, काउंटर की संवेदनशीलता को बाद में बहाल किया जाता है 10-1 -10-3 सेकंड (प्रतिरोध आर के माध्यम से कैपेसिटेंस सी का निर्वहन समय)। यह वह समय है जो धीमे सकारात्मक आयनों के लिए आवश्यक है जो कण के पारित होने के बाद एनोड फिलामेंट के पास की जगह को भरते हैं और कैथोड में जाने के लिए इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन के पारित होने के बाद,

और डिटेक्टर की संवेदनशीलता को बहाल किया। कई अनुप्रयोगों के लिए इतना लंबा मृत समय असुविधाजनक है।

के लिए प्रायोगिक उपयोगगैर-स्व-बुझाने वाला गीजर काउंटर, डिस्चार्ज को समाप्त करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है:

a) गैस में डिस्चार्ज को बुझाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग। इसके लिए अनुकूलित एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, सही समय पर, काउंटर को एक "काउंटर सिग्नल" जारी करता है, जो स्व-निर्वहन को रोकता है और थोड़ी देर के लिए काउंटर को "होल्ड" करता है, जब तक कि चार्ज किए गए कण पूरी तरह से बेअसर नहीं हो जाते। डिस्चार्ज सप्रेशन सर्किट वाले ऐसे काउंटर की विशेषताएँ स्व-बुझाने वाले काउंटरों के करीब होती हैं और कभी-कभी उनसे अधिक होती हैं।

बी) लोड प्रतिरोध और समतुल्य समाई के मूल्यों के साथ-साथ मीटर पर वोल्टेज का चयन करके शमन।

में निर्वहन शमन तंत्र के आधार पर, काउंटरों के दो समूह प्रतिष्ठित होते हैं: गैर-स्व-बुझाने वाला और स्वयं-बुझाने वाला। गैर-स्व-बुझाने वाले मीटरों में, "मृत" समय बहुत लंबा होता है(10-2 सेकंड), उसके लिए

कमी, डिस्चार्ज को बुझाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग किया जाता है, जो कैथोड (10-4 सेकंड) पर सकारात्मक आयनों के संग्रह के समय के रिज़ॉल्यूशन समय को कम कर देता है।

अब गैर-स्व-बुझाने वाले काउंटर, जिनमें प्रतिरोध आर द्वारा निर्वहन को बुझाया जाता है, को स्वयं-बुझाने वाले काउंटरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो अधिक स्थिर भी होते हैं। उनमें, एक विशेष गैस भरने के लिए धन्यवाद (अल्कोहल वाष्प जैसे जटिल अणुओं के मिश्रण के साथ एक अक्रिय गैस, और एक छोटा

हलोजन का एक मिश्रण - क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन) कम प्रतिरोध आर पर भी डिस्चार्ज अपने आप टूट जाता है। स्व-बुझाने वाले काउंटर का मृत समय ~ 10-4 सेकंड।

में 1937 ट्रॉस्ट ने इस तथ्य की ओर ध्यान आकर्षित किया कि यदि आर्गन से भरा एक काउंटर,

एथिल अल्कोहल वाष्प (C2 H5 OH) की एक छोटी राशि (कुछ प्रतिशत) जोड़ें, फिर एक आयनीकरण कण द्वारा काउंटर में होने वाला डिस्चार्ज अपने आप निकल जाएगा। इसके बाद, यह पता चला कि काउंटर में डिस्चार्ज का सहज विलोपन तब भी होता है जब जटिल पॉलीएटोमिक यौगिकों वाले अन्य कार्बनिक यौगिकों के वाष्प को आर्गन में जोड़ा जाता है। इन पदार्थों को आमतौर पर शमन कहा जाता है, और गीजर-मुलर काउंटर, जिसमें इन पदार्थों का उपयोग किया जाता है, स्वयं-बुझाने वाले प्रकार के काउंटर कहलाते हैं। एक स्व-बुझाने वाला मीटर दो (या अधिक) गैसों के मिश्रण से भरा होता है। एक गैस, मुख्य एक, मिश्रण में लगभग 90% है, दूसरी, शमन गैस, लगभग 10% है। अवयव काम करने वाला मिश्रणअनिवार्य शर्त को पूरा करना चाहिए कि शमन गैस की आयनीकरण क्षमता मुख्य गैस की पहली उत्तेजना क्षमता से कम होनी चाहिए।

टिप्पणी। एक्स-रे का पता लगाने के लिए अक्सर क्सीनन तार डिटेक्टरों का उपयोग किया जाता है। एक उदाहरण पहला घरेलू स्कैनिंग डिजिटल मेडिकल फ्लोरोग्राफ MTsRU SIBIR है। एक्स-रे काउंटरों का एक अन्य अनुप्रयोग एक एक्स-रे फ्लोरेसेंस वेव-डिस्पर्सिव स्पेक्ट्रोमीटर (उदाहरण के लिए, वीनस 200) है, जिसे निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। विभिन्न तत्वपदार्थों और सामग्रियों में। निर्धारित किए जाने वाले तत्व के आधार पर, निम्नलिखित डिटेक्टरों का उपयोग करना संभव है: - 1, 2, 6 माइक्रोन मोटी खिड़कियों के साथ आनुपातिक डिटेक्टर प्रवाह; 25 और 50 माइक्रोन मोटी खिड़कियों के साथ गैर-प्रवाह नियॉन डिटेक्टर; - गैर-प्रवाह क्रिप्टन डिटेक्टर 100 माइक्रोन मोटी खिड़की के साथ; 200 माइक्रोन और 300 माइक्रोन की खिड़की के साथ एक जगमगाहट डिटेक्टर।

स्व-बुझाने वाले काउंटर विशेष इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के बिना उच्च गिनती दर की अनुमति देते हैं

निर्वहन शमन, इसलिए वे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। कार्बनिक शमन अशुद्धियों के साथ स्व-बुझाने वाले काउंटरों का एक सीमित परिचालन जीवन (108 -1010 दालें) होता है। जब हैलोजन में से एक को शमन अशुद्धता के रूप में उपयोग किया जाता है (कम सक्रिय Br2 सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है), इस तथ्य के कारण सेवा जीवन व्यावहारिक रूप से असीमित हो जाता है कि परमाणुओं में पृथक्करण के बाद (डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान) डायटोमिक हैलोजन अणु फिर से बनते हैं। हैलोजन काउंटरों के नुकसान में हैलोजन की रासायनिक गतिविधि के कारण उनकी निर्माण तकनीक की जटिलता और हैलोजन अणु में प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों के लगाव के कारण दालों के अग्रणी किनारे का लंबा उदय समय शामिल है। हलोजन काउंटरों में पल्स के अग्रणी किनारे का "खींचना" उन्हें संयोग सर्किट में अनुपयुक्त बनाता है।

काउंटर की मुख्य विशेषताएं हैं: गिनती विशेषता - ऑपरेटिंग वोल्टेज के परिमाण पर गिनती दर की निर्भरता; काउंटर दक्षता - काउंटर के कार्यशील आयतन में गिरने वाले सभी कणों की संख्या के लिए गिने हुए कणों की संख्या के अनुपात के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया; समाधान करने का समय-

दालों के बीच न्यूनतम समय अंतराल जिस पर उन्हें अलग से दर्ज किया जाता है और काउंटरों का सेवा जीवन।

चावल। 22. काउंटर में डेड टाइम घटना की योजनागीजर-मुलर।(गीजर-मुलर काउंटर में डिस्चार्ज के दौरान पल्स शेप)।

गीजर काउंटर की विकिरण संवेदनशीलता को बहाल करने के लिए आवश्यक समय और वास्तव में इसकी गति निर्धारित करता है - "मृत" समय - इसकी महत्वपूर्ण पासपोर्ट विशेषता है।

यदि समय टी 0 पर गीजर-मुलर काउंटर में एक परमाणु कण के कारण होने वाला डिस्चार्ज शुरू होता है, तो काउंटर पर वोल्टेज तेजी से गिरता है। एक निश्चित समय के लिए काउंटर, जिसे मृत समय τ मी कहा जाता है, अन्य कणों को नियंत्रित करने में सक्षम नहीं है। क्षण से टी 1 , यानी मृत समय बीत जाने के बाद, मीटर में फिर से स्व-निर्वहन हो सकता है। हालाँकि, शुरुआत में नाड़ी का आयाम अभी भी छोटा है। स्पेस चार्ज कैथोड सतह पर पहुंचने के बाद ही काउंटर में सामान्य आयाम की दालें बनती हैं। पल टी 0 के बीच का समय अंतराल, जब काउंटर में एक स्वतंत्र निर्वहन होता है, और ऑपरेटिंग वोल्टेज टी 3 की बहाली के क्षण को पुनर्प्राप्ति समय कहा जाता है। रिकॉर्डिंग डिवाइस के लिए नाड़ी की गणना करने में सक्षम होने के लिए, यह आवश्यक है कि इसका आयाम एक निश्चित मूल्य यू पी से अधिक हो। एक स्वतंत्र डिस्चार्ज टी 0 की घटना के क्षण के बीच का समय अंतराल और पल्स टी 2 के आयाम यू पी के गठन के क्षण को गीजर-मुलर काउंटर का संकल्प समय τ पी कहा जाता है। हल करने का समय τ p मृत समय से थोड़ा अधिक है।

यदि प्रति सेकंड बड़ी संख्या में कण (कई हजार या अधिक) काउंटर में प्रवेश करते हैं, तो संकल्प समय τ पी दालों के बीच औसत समय अंतराल के मूल्य में तुलनीय होगा, इसलिए दालों की एक महत्वपूर्ण संख्या की गणना नहीं की जाती है। मीटर को काउंटर की देखी गई गणना दर होने दें। फिर समय का अंश जिसके दौरान गिनती इकाई असंवेदनशील है, m τ के बराबर है। नतीजतन, प्रति यूनिट समय में खोई हुई दालों की संख्या nm τ p के बराबर होती है, जहां n वह गणना दर है जो तब देखी जाएगी जब रिज़ॉल्यूशन समय का मान नगण्य हो। इसीलिए

गणना दर सुधार जो इस समीकरण द्वारा दिया जाता है उसे सेटलिंग डेड टाइम करेक्शन कहा जाता है।

हलोजन स्व-बुझाने वाले मीटर को सबसे कम आपूर्ति वोल्टेज, उत्कृष्ट आउटपुट सिग्नल पैरामीटर और पर्याप्त उच्च गति की विशेषता है, वे घरेलू विकिरण निगरानी उपकरणों में आयनकारी विकिरण सेंसर के रूप में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त साबित हुए हैं।

काउंटर द्वारा पता लगाए गए प्रत्येक कण के कारण इसके आउटपुट सर्किट में एक छोटी पल्स दिखाई देती है। समय की प्रति इकाई होने वाली दालों की संख्या - गीजर काउंटर की गणना दर - आयनीकरण विकिरण के स्तर और इसके इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज पर निर्भर करती है। गिनती दर बनाम आपूर्ति वोल्टेज V का एक विशिष्ट प्लॉट अंजीर में दिखाया गया है। 23. यहाँ वी ज़ाज़ - खाते की शुरुआत का वोल्टेज; वी 1 और वी 2 कार्य क्षेत्र की निचली और ऊपरी सीमाएँ हैं, तथाकथित पठार, जिस पर गिनती की दर लगभग काउंटर आपूर्ति वोल्टेज से स्वतंत्र है। ऑपरेटिंग वोल्टेज वी दास आमतौर पर इस खंड के मध्य में चुना जाता है। यह एन पी से मेल खाती है - इस मोड में गिनती दर।

चावल। 23. गीजर काउंटर में आपूर्ति वोल्टेज पर गणना दर की निर्भरता (गणना विशेषता)

काउंटर के विकिरण जोखिम के स्तर पर गणना दर की निर्भरता इसकी सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। इस निर्भरता का ग्राफ लगभग रैखिक है और इसलिए अक्सर काउंटर की विकिरण संवेदनशीलता दालों / μR (पल्स प्रति माइक्रोएंटजेन) के संदर्भ में व्यक्त की जाती है; यह आयाम गणना दर के अनुपात - दालों / एस - से विकिरण स्तर तक होता है - μआर / एस)। में

ऐसे मामलों में जहां यह इंगित नहीं किया गया है (दुर्लभ नहीं, दुर्भाग्य से), विकिरण संवेदनशीलता का न्याय करने के लिए

काउंटर का हिसाब इसके अन्य बहुत महत्वपूर्ण पैरामीटर - इसकी अपनी पृष्ठभूमि से है। यह गणना दर का नाम है, जिसके कारण दो घटक हैं: बाहरी - प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण, और आंतरिक - काउंटर डिज़ाइन में फंसे रेडियोन्यूक्लाइड्स का विकिरण, साथ ही इसके कैथोड का सहज इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन। डोसिमेट्री में ("पृष्ठभूमि" का अर्थ लगभग वही है जो रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में "शोर" है; दोनों ही मामलों में, हम उपकरणों पर मौलिक रूप से अपरिहार्य प्रभावों के बारे में बात कर रहे हैं।)

गीजर काउंटर की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता आयनीकरण कणों की ऊर्जा ("कठोरता") पर इसकी विकिरण संवेदनशीलता की निर्भरता है। पेशेवर शब्दजाल में, इस निर्भरता के ग्राफ को "कठोरता के साथ स्ट्रोक" कहा जाता है। यह निर्भरता किस हद तक महत्वपूर्ण है, चित्र में ग्राफ दिखाता है। "कठोरता के साथ यात्रा" स्पष्ट रूप से लिए गए मापों की सटीकता को प्रभावित करेगा।

इसके मूल में, गीजर काउंटर बहुत सरल है। एक गैस मिश्रण जिसमें मुख्य रूप से आसानी से आयनित करने योग्य नियॉन और आर्गन शामिल थे, को दो इलेक्ट्रोड के साथ एक अच्छी तरह से खाली किए गए सीलबंद कंटेनर में पेश किया गया था। सिलेंडर कांच, धातु आदि हो सकता है। आमतौर पर, मीटर अपनी पूरी सतह के साथ विकिरण का अनुभव करते हैं, लेकिन ऐसे भी होते हैं जिनके लिए सिलेंडर में एक विशेष "खिड़की" होती है।

गीजर काउंटर विभिन्न प्रकार के आयनीकरण विकिरण - α, β, γ, पराबैंगनी, एक्स-रे, न्यूट्रॉन का जवाब देने में सक्षम हैं। लेकिन काउंटर की वास्तविक वर्णक्रमीय संवेदनशीलता काफी हद तक इसके डिजाइन पर निर्भर करती है। इस प्रकार, α- और सॉफ्ट β-विकिरण के प्रति संवेदनशील काउंटर की इनपुट विंडो बहुत पतली होनी चाहिए; इसके लिए आमतौर पर 3 ... 10 माइक्रोन की मोटाई वाले अभ्रक का उपयोग किया जाता है। काउंटर का गुब्बारा, जो कठोर β- और γ-विकिरण पर प्रतिक्रिया करता है, आमतौर पर 0.05 की दीवार मोटाई के साथ एक सिलेंडर का आकार होता है .... 0.06 मिमी (यह काउंटर के कैथोड के रूप में भी कार्य करता है)। एक्स-रे काउंटर विंडो बेरिलियम से बना है, और पराबैंगनी काउंटर क्वार्ट्ज ग्लास से बना है।

चावल। अंजीर। 24. गाइगर काउंटर में गामा क्वांटा ("कठोरता के साथ आंदोलन") की ऊर्जा पर गिनती दर की निर्भरता

बोरॉन को न्यूट्रॉन काउंटर में पेश किया जाता है, जिसके साथ बातचीत करने पर न्यूट्रॉन प्रवाह आसानी से पता लगाने योग्य α-कणों में परिवर्तित हो जाता है। फोटॉन विकिरण - पराबैंगनी, एक्स-रे, γ - विकिरण - गीजर काउंटर अप्रत्यक्ष रूप से अनुभव करते हैं - फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से, कॉम्पटन प्रभाव, जोड़ी उत्पादन का प्रभाव; प्रत्येक मामले में, कैथोड की सामग्री के साथ परस्पर क्रिया करने वाला विकिरण इलेक्ट्रॉनों की एक धारा में परिवर्तित हो जाता है।

चावल। 25. गाइगर-मुलर काउंटर पर आधारित रेडियोमीट्रिक इंस्टालेशन।

तथ्य यह है कि गीजर काउंटर एक हिमस्खलन उपकरण है, इसके नुकसान भी हैं - इस तरह के उपकरण की प्रतिक्रिया से इसकी उत्तेजना के मूल कारण का न्याय नहीं किया जा सकता है। α-कणों, इलेक्ट्रॉनों, γ-क्वांटा (इन सभी प्रकार के विकिरणों पर प्रतिक्रिया करने वाले काउंटर में) की क्रिया के तहत गीजर काउंटर द्वारा उत्पन्न आउटपुट दालों में किसी भी तरह से अंतर नहीं होता है। खुद

कण, उनकी ऊर्जा उनके द्वारा उत्पन्न जुड़वां हिमस्खलन में पूरी तरह से गायब हो जाती है।

एक गीजर-मुलर काउंटर की गुणवत्ता को आमतौर पर इसकी गिनती विशेषता के रूप में आंका जाता है। "अच्छे" काउंटरों के लिए, गिनती वाले भाग की लंबाई 100-300 V है, जिसमें पठार ढलान 3 - 5% प्रति 100 V से अधिक नहीं है। काउंटर V दास का ऑपरेटिंग वोल्टेज आमतौर पर इसकी गिनती के बीच में चुना जाता है क्षेत्र।

चूंकि पठार पर कण गणना दर परमाणु कणों के साथ विकिरण की तीव्रता के अनुपात में भिन्न होती है, रेडियोधर्मी स्रोतों की गतिविधि के सापेक्ष माप के लिए गीजर-मुलर काउंटरों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। बड़ी संख्या में अतिरिक्त सुधारों को ध्यान में रखने के कारण निरपेक्ष माप कठिन हैं। कम तीव्रता वाले स्रोतों के साथ काम करते समय, ब्रह्मांडीय विकिरण, पर्यावरण की रेडियोधर्मिता और काउंटर सामग्री के रेडियोधर्मी संदूषण के कारण काउंटर की पृष्ठभूमि को ध्यान में रखना चाहिए। प्रारंभ में, महान गैसों, विशेष रूप से, आर्गन और नियॉन, को अक्सर काउंटर में गैसों को भरने के रूप में उपयोग किया जाता था। अधिकांश मीटर में 7 से 20 सेमीएचजी की सीमा में दबाव होता है, हालांकि वे कभी-कभी काम करते हैं उच्च दबाव, 1 एटीएम तक। इस प्रकार के काउंटरों में, आयनीकरण विकिरण के काउंटर में प्रवेश करने पर उत्पन्न होने वाले गैस निर्वहन को बुझाने के लिए विशेष इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग करना आवश्यक है। इसलिए, ऐसे काउंटरों को गैर-स्व-बुझाने वाले प्रकार के गीजर-मुलर काउंटर कहा जाता है। उनका बहुत खराब संकल्प है। डिस्चार्ज की जबरन शमन के लिए सर्किट का उपयोग, सुधार

रिज़ॉल्यूशन प्रायोगिक सेटअप को महत्वपूर्ण रूप से जटिल बनाता है, खासकर यदि बड़ी संख्या में काउंटरों का एक साथ उपयोग किया जाता है।

एक विशिष्ट ग्लास गीजर-मुलर काउंटर को अंजीर में दिखाया गया है। 25.

चावल। 25. ग्लास गीजर-मुलर काउंटर: 1 -

ज्यामितीय रूप से सील ग्लास ट्यूब; 2 - कैथोड (एक स्टेनलेस स्टील ट्यूब पर तांबे की एक पतली परत); 3 - कैथोड का आउटपुट; 4 - एनोड (पतला फैला हुआ धागा)।

तालिका में। 1 स्व-बुझाने वाले हलोजन गीजर काउंटर के बारे में जानकारी प्रदान करता है

रूसी उत्पादन, के लिए सबसे उपयुक्त घर का सामानविकिरण नियंत्रण।

पदनाम: 1 - ऑपरेटिंग वोल्टेज, वी; 2 - पठार - आपूर्ति वोल्टेज, वी पर गणना दर की कम निर्भरता का क्षेत्र; 3 - अपनी काउंटर पृष्ठभूमि, आईएमपी/एस, और नहीं; 4 - काउंटर की विकिरण संवेदनशीलता, पल्स/μR (* - कोबाल्ट-60 के लिए); 5 - आउटपुट पल्स आयाम, वी, कम नहीं; 6 - आयाम, मिमी - व्यास x लंबाई (लंबाई x चौड़ाई x

ऊंचाई); 7.1 - कठोर β - और γ - विकिरण; 7.2 - समान और नरम β - विकिरण; 7.3 - समान और α - विकिरण; 7.4 - γ - विकिरण।

चित्र 26। बिल्ट-इन गीजर-मुलर काउंटर वाली घड़ियाँ।

Geiger-Muller काउंटर, टाइप STS-6, β और γ कणों की गणना करता है और स्वयं-बुझाने वाले काउंटरों से संबंधित है। यह एक स्टेनलेस स्टील का सिलेंडर है जिसकी दीवार की मोटाई 50 मिलीग्राम/(सेमी2) है और इसमें मजबूती के लिए स्टिफनर हैं। काउंटर नियॉन और ब्रोमीन वाष्प के मिश्रण से भरा हुआ है। ब्रोमीन डिस्चार्ज को बुझा देता है।

काउंटरों के डिजाइन बहुत विविध हैं और विकिरण के प्रकार और इसकी ऊर्जा के साथ-साथ माप तकनीक पर निर्भर करते हैं)।

गीजर-मुलर काउंटर पर आधारित रेडियोमीट्रिक सेटअप चित्र में दिखाया गया है। 27. मीटर को हाई-वोल्टेज पावर स्रोत से वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। काउंटर से दालों को एम्पलीफायर ब्लॉक में खिलाया जाता है, जहां उन्हें बढ़ाया जाता है, और फिर गिनती डिवाइस द्वारा पंजीकृत किया जाता है।

गीजर-मुलर काउंटर का उपयोग सभी प्रकार के विकिरणों को पंजीकृत करने के लिए किया जाता है। उनका उपयोग रेडियोधर्मी उत्सर्जन के पूर्ण और सापेक्ष माप दोनों के लिए किया जा सकता है।

चावल। 27. गाइगर-मुलर काउंटरों का डिज़ाइन: ए - बेलनाकार; बी

– आंतरिक भराव; जी - तरल पदार्थ के लिए बह रहा है। 1 - एनोड (इलेक्ट्रोड एकत्रित करना); 2 - कैथोड; 3 - कांच की बोतल; 4 - इलेक्ट्रोड लीड; 5 - ग्लास ट्यूब; 6 - इन्सुलेटर; 7 - अभ्रक खिड़की; 8 - गैस इनलेट वाल्व।

1908 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी हंस गीगर ने अर्न्स्ट रदरफोर्ड के स्वामित्व वाली रासायनिक प्रयोगशालाओं में काम किया। वहां उन्हें एक आवेशित कण काउंटर का परीक्षण करने के लिए कहा गया, जो एक आयनित कक्ष था। चैंबर एक इलेक्ट्रिक कंडेनसर था, जिसके नीचे गैस भरी हुई थी उच्च दबाव. यहां तक ​​​​कि पियरे क्यूरी ने भी इस उपकरण का इस्तेमाल व्यवहार में किया, गैसों में बिजली का अध्ययन किया। गीजर का विचार - आयनों के विकिरण का पता लगाने के लिए - वाष्पशील गैसों के आयनीकरण के स्तर पर उनके प्रभाव से जुड़ा था।

1928 में, जर्मन वैज्ञानिक वाल्टर मुलर ने, गीजर के साथ और उसके अधीन काम करते हुए, कई काउंटर बनाए जो आयनकारी कणों को पंजीकृत करते थे। आगे विकिरण अनुसंधान के लिए उपकरणों की आवश्यकता थी। भौतिक विज्ञान, प्रयोगों का विज्ञान होने के नाते, संरचनाओं को मापने के बिना मौजूद नहीं हो सकता। केवल कुछ विकिरणों की खोज की गई: γ, β, α। गीजर का कार्य संवेदनशील उपकरणों से सभी प्रकार के विकिरणों को मापना था।

गीजर-मुलर काउंटर एक सरल और सस्ता रेडियोधर्मी सेंसर है। यह एक सटीक उपकरण नहीं है जो अलग-अलग कणों को पकड़ता है। तकनीक आयनकारी विकिरण की कुल संतृप्ति को मापती है। प्रयोग करते समय सटीक गणना प्राप्त करने के लिए भौतिक विज्ञानी अन्य सेंसर के साथ इसका उपयोग करते हैं।

आयनकारी विकिरण के बारे में थोड़ा

कोई सीधे डिटेक्टर के विवरण पर जा सकता है, लेकिन यदि आप आयनकारी विकिरण के बारे में बहुत कम जानते हैं तो इसका संचालन समझ से बाहर होगा। विकिरण के दौरान, पदार्थ पर एक एंडोथर्मिक प्रभाव होता है। इसमें ऊर्जा का योगदान होता है। उदाहरण के लिए, पराबैंगनी या रेडियो तरंगें ऐसे विकिरण से संबंधित नहीं हैं, लेकिन कठोर पराबैंगनी प्रकाश करता है। यहाँ प्रभाव की सीमा परिभाषित की गई है। प्रजातियों को फोटॉन कहा जाता है, और फोटॉन स्वयं γ-क्वांटा हैं।

अर्नस्ट रदरफोर्ड ने स्थापना के साथ ऊर्जा उत्सर्जन की प्रक्रियाओं को 3 प्रकारों में विभाजित किया चुंबकीय क्षेत्र:

• γ - फोटॉन;
• α हीलियम परमाणु का केंद्रक है;
• β एक उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन है।

आप α कणों से अपनी रक्षा कर सकते हैं कागज कैनवास. β गहरा घुसना। γ प्रवेश क्षमता उच्चतम है। न्यूट्रॉन, जिसके बारे में वैज्ञानिकों को बाद में पता चला, खतरनाक कण हैं। वे कई दसियों मीटर की दूरी पर कार्य करते हैं। वैद्युत उदासीन होने के कारण ये विभिन्न पदार्थों के अणुओं से अभिक्रिया नहीं करते।

हालाँकि, न्यूट्रॉन आसानी से परमाणु के केंद्र में गिर जाते हैं, इसके विनाश को भड़काते हैं, जिसके कारण रेडियोधर्मी समस्थानिक बनते हैं। क्षय, आइसोटोप आयनकारी विकिरण बनाते हैं। किसी व्यक्ति, जानवर, पौधे या अकार्बनिक वस्तु से जिसे विकिरण प्राप्त हुआ है, विकिरण कई दिनों तक निकलता रहता है।

गीजर काउंटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

डिवाइस में एक धातु या कांच की ट्यूब होती है, जिसमें एक उत्कृष्ट गैस (एक आर्गन-नियॉन मिश्रण या शुद्ध पदार्थ) को पंप किया जाता है। ट्यूब में हवा नहीं है। गैस को दबाव में जोड़ा जाता है और शराब और हलोजन के साथ मिलाया जाता है। पूरे ट्यूब में एक तार फैला हुआ है। इसके समानांतर एक लोहे का बेलन है।

तार को एनोड और ट्यूब को कैथोड कहा जाता है। साथ में वे इलेक्ट्रोड हैं। इलेक्ट्रोड पर एक उच्च वोल्टेज लगाया जाता है, जो अपने आप में डिस्चार्ज घटना का कारण नहीं बनता है। सूचक इस अवस्था में तब तक रहेगा जब तक कि उसके गैसीय माध्यम में एक आयनीकरण केंद्र प्रकट न हो जाए। एक ऋण शक्ति स्रोत से ट्यूब से जुड़ा होता है, और एक प्लस तार से जुड़ा होता है, जो उच्च-स्तरीय प्रतिरोध के माध्यम से निर्देशित होता है। हम दसियों सैकड़ों वोल्ट की निरंतर आपूर्ति के बारे में बात कर रहे हैं।

जब कोई कण नली में प्रवेश करता है तो उत्कृष्ट गैस के परमाणु उससे टकराते हैं। संपर्क करने पर, ऊर्जा जारी होती है जो इलेक्ट्रॉनों को गैस परमाणुओं से अलग करती है। तब द्वितीयक इलेक्ट्रॉन बनते हैं, जो टकराते भी हैं, जिससे नए आयनों और इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान उत्पन्न होता है। विद्युत क्षेत्र एनोड की ओर इलेक्ट्रॉनों की गति को प्रभावित करता है। इस प्रक्रिया के दौरान, एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

टक्कर में कणों की ऊर्जा नष्ट हो जाती है, आयनित गैस परमाणुओं की आपूर्ति समाप्त हो जाती है। जब आवेशित कण गैस-डिस्चार्ज गीजर काउंटर में प्रवेश करते हैं, तो ट्यूब का प्रतिरोध गिर जाता है, जो विभाजन मध्यबिंदु वोल्टेज को तुरंत कम कर देता है। फिर प्रतिरोध फिर से बढ़ जाता है - यह वोल्टेज की बहाली पर जोर देता है। आवेग नकारात्मक हो जाता है। उपकरण दालों को दिखाता है, और हम उन्हें गिन सकते हैं, उसी समय कणों की संख्या का अनुमान लगा सकते हैं।

गीजर काउंटर के प्रकार

डिज़ाइन के अनुसार, गीजर काउंटर 2 प्रकार में आते हैं: फ्लैट और क्लासिक।

क्लासिक

पतली नालीदार धातु से बना है। गलियारे के कारण, ट्यूब बाहरी प्रभावों के लिए कठोरता और प्रतिरोध प्राप्त करती है, जो इसके विरूपण को रोकती है। ट्यूब के सिरे ग्लास या प्लास्टिक इंसुलेटर से लैस होते हैं, जिसमें उपकरणों को आउटपुट के लिए कैप होते हैं।

ट्यूब की सतह को वार्निश किया गया है (लीड को छोड़कर)। शास्त्रीय काउंटर को सभी ज्ञात प्रकार के विकिरण के लिए एक सार्वभौमिक मापने वाला डिटेक्टर माना जाता है। खासकर γ और β के लिए।

समतल

नरम बीटा विकिरण को ठीक करने के लिए संवेदनशील मीटरों का एक अलग डिज़ाइन होता है। बीटा कणों की संख्या कम होने के कारण इनके शरीर का आकार चपटा होता है। अभ्रक से बनी एक खिड़की है, जो β को थोड़ा बनाए रखती है। इनमें से एक डिवाइस का नाम बीटा-2 सेंसर है। अन्य फ्लैट मीटर के गुण सामग्री पर निर्भर करते हैं।

गीजर काउंटर के पैरामीटर और ऑपरेटिंग मोड

काउंटर की संवेदनशीलता की गणना करने के लिए, इस विकिरण से संकेतों की संख्या के नमूने से माइक्रो-रोएंटजेन की संख्या के अनुपात का अनुमान लगाएं। डिवाइस कण की ऊर्जा को मापता नहीं है, इसलिए यह बिल्कुल सटीक अनुमान नहीं देता है। उपकरणों को आइसोटोप स्रोतों के नमूनों का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाता है।

आपको निम्नलिखित मापदंडों को भी देखने की आवश्यकता है:

कार्य क्षेत्र, प्रवेश खिड़की क्षेत्र

संकेतक क्षेत्र की विशेषता जिसके माध्यम से सूक्ष्म कण गुजरते हैं, उसके आकार पर निर्भर करता है। जितना चौड़ा क्षेत्र, उतना ही अधिककण पकड़े जाएंगे।

कार्यरत वोल्टेज

वोल्टेज औसत विशेषताओं के अनुरूप होना चाहिए। प्रदर्शन की विशेषता ही वोल्टेज पर निश्चित दालों की संख्या की निर्भरता का सपाट हिस्सा है। इसका दूसरा नाम पठार है। इस बिंदु पर, डिवाइस का संचालन चरम गतिविधि तक पहुंच जाता है और इसे माप की ऊपरी सीमा कहा जाता है। मान - 400 वोल्ट।

काम की चौड़ाई

काम करने की चौड़ाई - प्लेन के आउटपुट वोल्टेज और स्पार्क डिस्चार्ज के वोल्टेज के बीच का अंतर। मान 100 वोल्ट है।

इच्छा

मान को प्रति वोल्ट दालों की संख्या के प्रतिशत के रूप में मापा जाता है। यह पल्स काउंट में माप त्रुटि (सांख्यिकीय) दिखाता है। मान 0.15% है।

तापमान

तापमान महत्वपूर्ण है क्योंकि मीटर को अक्सर इस्तेमाल करना पड़ता है कठिन परिस्थितियाँ. उदाहरण के लिए, रिएक्टरों में। सामान्य उपयोग काउंटर: -50 से +70 सेल्सियस तक।

कार्य संसाधन

संसाधन की विशेषता है कुल गणनाडिवाइस की रीडिंग गलत होने से पहले रिकॉर्ड किए गए सभी पल्स। यदि डिवाइस में स्व-बुझाने के लिए ऑर्गेनिक्स हैं, तो दालों की संख्या एक अरब होगी। केवल ऑपरेटिंग वोल्टेज की स्थिति में ही संसाधन की गणना करना उचित है। जब उपकरण संग्रहीत होता है, तो प्रवाह रुक जाता है।

वसूली मे लगने वाला समय

यह एक आयनीकरण कण पर प्रतिक्रिया करने के बाद एक उपकरण के लिए बिजली का संचालन करने में लगने वाला समय है। नाड़ी आवृत्ति पर ऊपरी सीमा होती है जो माप अंतराल को सीमित करती है। मान 10 माइक्रोसेकंड है।

पुनर्प्राप्ति समय (जिसे मृत समय भी कहा जाता है) के कारण, उपकरण निर्णायक क्षण में विफल हो सकता है। ओवरशूट को रोकने के लिए, निर्माता लीड शील्ड स्थापित करते हैं।

क्या काउंटर की पृष्ठभूमि है

पृष्ठभूमि को एक मोटी दीवार वाले लीड कक्ष में मापा जाता है। सामान्य मूल्य प्रति मिनट 2 दालों से अधिक नहीं है।

विकिरण डोसिमीटर का उपयोग कौन और कहाँ करता है?

में औद्योगिक पैमाने परवे गीजर-मुलर काउंटरों के कई संशोधनों का उत्पादन करते हैं। उनका उत्पादन सोवियत काल के दौरान शुरू हुआ और अब भी जारी है, लेकिन पहले से ही रूसी संघ में।

डिवाइस का उपयोग किया जाता है:

• परमाणु उद्योग सुविधाओं पर;
• वैज्ञानिक संस्थानों में;
• चिकित्सा में;
• घर में।

हादसे के बाद चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्रआम नागरिक भी डोसिमीटर खरीदते हैं। सभी उपकरणों में एक गीजर काउंटर होता है। ऐसे डोसिमीटर एक या दो ट्यूब से लैस होते हैं।

क्या अपने हाथों से गीजर काउंटर बनाना संभव है?

खुद काउंटर बनाना मुश्किल है। आपको एक विकिरण संवेदक की आवश्यकता है, और हर कोई इसे नहीं खरीद सकता। काउंटर सर्किट स्वयं लंबे समय से जाना जाता है - भौतिकी पाठ्यपुस्तकों में, उदाहरण के लिए, यह भी मुद्रित होता है। हालांकि, केवल एक वास्तविक "बाएं हाथ" डिवाइस को घर पर पुन: उत्पन्न करने में सक्षम होगा।

प्रतिभाशाली स्व-सिखाए गए स्वामी ने एक काउंटर विकल्प बनाना सीखा है, जो एक फ्लोरोसेंट लैंप और गरमागरम लैंप का उपयोग करके गामा और बीटा विकिरण को मापने में भी सक्षम है। वे टूटे हुए उपकरण, एक गीजर ट्यूब, एक टाइमर, एक कैपेसिटर, विभिन्न बोर्डों, प्रतिरोधों से ट्रांसफार्मर का भी उपयोग करते हैं।

निष्कर्ष

विकिरण का निदान करते समय, मीटर की अपनी पृष्ठभूमि को ध्यान में रखना आवश्यक है। यहां तक ​​कि लीड शील्डिंग की एक अच्छी मोटाई के साथ, पंजीकरण दर रीसेट नहीं होती है। इस घटना की एक व्याख्या है: गतिविधि का कारण सीसे की मोटाई के माध्यम से ब्रह्मांडीय विकिरण का प्रवेश है। मून हर मिनट पृथ्वी की सतह पर दौड़ते हैं, जो काउंटर द्वारा 100% संभावना के साथ दर्ज किए जाते हैं।

पृष्ठभूमि का एक अन्य स्रोत है - डिवाइस द्वारा ही संचित विकिरण। इसलिए, गीजर काउंटर के संबंध में भी पहनने के बारे में बात करना उचित है। उपकरण जितना अधिक विकिरण संचित करता है, उसके डेटा की विश्वसनीयता उतनी ही कम होती है।