Kako radi geigerov brojač. Geigerov brojač je samo prvi geigerov brojač

Princip rada Geigerovih brojača

Mogućnosti Geigerovih brojača, osjetljivost, detektirano zračenje

Mjerenje alfa, beta i gama zračenja

Osobni dozimetar s Geigerovim brojačem

Domaći dozimetri, zašto su potrebni?

Malo o ionizirajućem zračenju

Uređaj i princip rada Geigerovog brojača

Vrste Geigerovih brojača

Parametri i načini rada Geigerovog brojača

Tko i gdje koristi dozimetre zračenja?

Je li moguće napraviti Geigerov brojač vlastitim rukama?

Zaključak

Mjerenje zračenja Geigerovim brojačem, sklop dozimetra

Usporedba Geigerovog brojača s izbojem u plinu s poluvodičkim senzorom zračenja

Slični dokumenti

Klasična

Ravan

Radni prostor, prostor ulaznog prozora

Radni napon

Radna širina

Nagib

Temperatura

Radni resurs

Vrijeme oporavka

Ima li brojilo pozadinu

Geigerov brojač je glavni senzor za mjerenje zračenja. Registrira gama, alfa, beta zračenje i x-zrake. Ima najveću osjetljivost u usporedbi s drugim metodama registracije zračenja, na primjer, ionizacijskim komorama. To je glavni razlog njegove sveprisutnosti. Drugi senzori za mjerenje zračenja koriste se vrlo rijetko. Gotovo svi uređaji za dozimetrijsku kontrolu temelje se na Geigerovim brojačima. Proizvode se masovno, a postoje uređaji raznih razina: od vojnih prihvatnih dozimetara do kineske robe široke potrošnje. Sada više nije problem kupiti bilo koji uređaj za mjerenje zračenja.

Sve do nedavno nije bilo sveprisutne distribucije dozimetrijskih instrumenata. Tako se do 1986. godine, tijekom nesreće u Černobilu, pokazalo da stanovništvo jednostavno nije imalo nikakvih dozimetrijskih uređaja za izviđanje, što je, usput rečeno, dodatno pogoršalo posljedice katastrofe. U isto vrijeme, unatoč širenju radioamaterskih krugova i krugova tehničke kreativnosti, Geigerovi brojači nisu se prodavali u trgovinama, pa je proizvodnja kućnih dozimetara bila nemoguća.

Ovo je elektrovakuumski uređaj iznimno jednostavnog principa rada. Senzor zračenja je metalna ili staklena komora s metalizacijom, ispunjena razrijeđenim inertnim plinom. Elektroda se postavlja u središte komore. Vanjske stijenke komore spojene su na izvor visokog napona (obično 400 volti). Unutarnja elektroda - do osjetljivog pojačala. Ionizirajuće zračenje (zračenje) je tok čestica. Oni doslovno nose elektrone od visokonaponske katode do anodnih niti. Na njemu se jednostavno inducira napon koji se već može izmjeriti spajanjem na pojačalo.

Visoka osjetljivost Geigerovog brojača posljedica je efekta lavine. Energija koju pojačalo registrira na izlazu nije energija izvora ionizirajućeg zračenja. To je energija visokonaponskog napajanja samog dozimetra. Prodorna čestica nosi samo elektron (energetski naboj koji se pretvara u struju koju mjeri mjerač). Između elektroda uvedena je plinska smjesa koja se sastoji od plemenitih plinova: argona, neona. Namijenjen je za gašenje visokonaponskih pražnjenja. Ako dođe do takvog pražnjenja, tada će to biti lažno pozitivan brojač. Naknadni krug mjerenja zanemaruje takve skokove. Osim toga, visokonaponsko napajanje također mora biti zaštićeno od njih.

Krug napajanja u Geigerovom brojaču daje izlaznu struju od nekoliko mikroampera pri izlaznom naponu od 400 volti. Točna vrijednost napona napajanja postavlja se za svaku marku brojila prema njegovoj tehničkoj specifikaciji.

Pomoću Geigerovog brojača moguće je registrirati i mjeriti gama i beta zračenje s velikom točnošću. Nažalost, nemoguće je izravno prepoznati vrstu zračenja. To se postiže neizravno postavljanjem barijera između senzora i predmeta ili područja koje se ispituje. Gama zrake su visoko transmisivne i njihova se pozadina ne mijenja. Ako dozimetar detektira beta zračenje, tada će ugradnja razdjelne barijere, čak i od tankog metalnog lima, gotovo potpuno blokirati protok beta čestica.

Setovi pojedinačnih dozimetara DP-22, DP-24 koji su bili rašireni u prošlosti nisu koristili Geigerove brojače. Umjesto toga, tamo je korišten senzor ionizacijske komore, tako da je osjetljivost bila vrlo niska. Suvremeni dozimetrijski uređaji temeljeni na Geigerovim brojačima tisućama su puta osjetljiviji. Mogu se koristiti za snimanje prirodnih promjena pozadine sunčevog zračenja.

Značajna značajka Geigerovog brojača je njegova osjetljivost, koja je desetke i stotine puta veća od potrebne razine. Uključi li se brojač u potpuno zaštićenoj olovnoj komori, pokazat će ogromnu prirodnu pozadinu zračenja. Ove indikacije nisu nedostatak u dizajnu samog mjerača, što je potvrđeno brojnim laboratorijskim studijama. Takvi podaci posljedica su prirodne pozadine kozmičkog zračenja. Eksperiment samo pokazuje koliko je Geigerov brojač osjetljiv.

Tehničke specifikacije posebno za mjerenje ovog parametra navode vrijednost "osjetljivost brojača impulsa μr" (impulsa po mikrosekundi). Što je više ovih impulsa - veća je osjetljivost.

Krug dozimetra može se podijeliti u dva funkcionalna modula: visokonaponsko napajanje i mjerni krug. Visokonaponski izvor napajanja - analogni sklop. Mjerni modul na digitalnim dozimetrima je uvijek digitalan. Ovo je brojač pulsa koji prikazuje odgovarajuću vrijednost u obliku brojeva na skali uređaja. Za mjerenje doze zračenja potrebno je brojati pulseve u minuti, 10, 15 sekundi ili druge vrijednosti. Mikrokontroler pretvara broj impulsa u određenu vrijednost na skali dozimetra u standardnim jedinicama zračenja. Evo najčešćih:

rendgenska zraka (obično se koristi mikroroentgen);
sivert (mikrosivert - mSv);
Siva, sretna
gustoća toka u mikrovatima/m2.

Sivert je najčešće korištena jedinica za mjerenje zračenja. Sve norme su u korelaciji s njim, nisu potrebna dodatna ponovna izračunavanja. Rem - jedinica za određivanje utjecaja zračenja na biološke objekte.

Geigerov brojač je uređaj s plinskim pražnjenjem, a trenutni trend u mikroelektronici je riješiti ih se posvuda. Razvijeni su deseci poluvodičkih senzora zračenja. Razina radijacijske pozadine koju registriraju mnogo je viša nego kod Geigerovih brojača. Osjetljivost poluvodičkog senzora je lošija, ali ima još jednu prednost - učinkovitost. Poluvodiči ne zahtijevaju visok napon. Vrlo su prikladni za prijenosne dozimetre na baterije. Još jedna prednost je registracija alfa čestica. Volumen plina mjerača mnogo je veći od poluvodičkog senzora, ali su njegove dimenzije još uvijek prihvatljive čak i za prijenosnu opremu.

Gama zračenje je najlakše mjeriti. To je elektromagnetsko zračenje, koje je tok fotona (svjetlost je također tok fotona). Za razliku od svjetlosti, ima puno višu frekvenciju i vrlo kratku valnu duljinu. To mu omogućuje da prodre kroz atome. U civilnoj obrani gama zračenje je prodorno zračenje. Prodire kroz zidove kuća, automobila, raznih objekata i zadržava ga samo sloj zemlje ili betona dug nekoliko metara. Registriranje gama kvanta provodi se uz kalibraciju dozimetra prema prirodnom gama zračenju Sunca. Izvori zračenja nisu potrebni. Sasvim je druga stvar s beta i alfa zračenjem.

Ako ionizirajuće zračenje α (alfa zračenje) dolazi od vanjskih objekata, onda je gotovo sigurno i predstavlja struju jezgri atoma helija. Domet i propusnost ovih čestica je mala - nekoliko mikrometara (najviše milimetara) - ovisno o propusnosti medija. Zbog te značajke Geigerov brojač ga gotovo i ne registrira. Pritom je važno registrirati alfa zračenje, jer su te čestice izuzetno opasne kada prodru u tijelo sa zrakom, hranom i vodom. Za njihovo dekretiranje ograničeno se koriste Geigerovi brojači. Češći su posebni poluvodički senzori.

Beta zračenje savršeno registrira Geigerov brojač, jer je beta čestica elektron. Može prijeći stotine metara u atmosferi, ali ga metalne površine dobro upijaju. U tom smislu, Geigerov brojač mora imati prozor od tinjca. Metalna komora izrađena je s malom debljinom stijenke. Sastav unutarnjeg plina odabran je na način da se osigura mali pad tlaka. Detektor beta zračenja postavlja se na udaljenu sondu. U svakodnevnom životu takvi dozimetri nisu vrlo česti. Riječ je uglavnom o vojnim proizvodima.

Ova klasa uređaja ima visoku osjetljivost za razliku od starijih modela s ionizacijskim komorama. Pouzdane modele nude mnogi domaći proizvođači: Terra, MKS-05, DKR, Radex, RKS. To su svi samostalni uređaji s izlazom podataka na zaslon u standardnim mjernim jedinicama. Postoji način prikaza akumulirane doze zračenja i trenutne razine pozadine.

Obećavajući smjer je kućni dozimetar-prilog za pametni telefon. Takve uređaje proizvode strani proizvođači. Imaju bogate tehničke mogućnosti, postoji funkcija pohranjivanja očitanja, izračunavanja, ponovnog izračuna i zbrajanja zračenja za dane, tjedne, mjesece. Do sada je, zbog malih količina proizvodnje, trošak ovih uređaja prilično visok.

Geigerov brojač je specifičan element dozimetra, potpuno nedostupan za vlastitu proizvodnju. Osim toga, nalazi se samo u dozimetrima ili se prodaje zasebno u radio trgovinama. Ako je ovaj senzor dostupan, sve ostale komponente dozimetra mogu se sastaviti neovisno od dijelova raznih potrošačkih elektronika: televizora, matičnih ploča itd. Desetak dizajna sada se nudi na stranicama i forumima za radioamatere. Vrijedno ih je prikupiti jer su to najrazvijenije opcije koje imaju detaljne vodiče za postavljanje i otklanjanje pogrešaka.

Uklopni krug Geigerovog brojača uvijek podrazumijeva prisutnost izvora visokog napona. Tipični radni napon mjerača je 400 volti. Dobiva se prema krugu generatora blokiranja, a to je najsloženiji element kruga dozimetra. Izlaz brojača se može spojiti na niskofrekventno pojačalo i brojati klikove u zvučniku. Takav se dozimetar sastavlja u hitnim slučajevima, kada praktički nema vremena za proizvodnju. Teoretski, izlaz Geigerovog brojača može se spojiti na audio ulaz kućanske opreme, poput računala.

Dozimetri kućne izrade pogodni za precizna mjerenja sastavljeni su na mikrokontrolerima. Programerske vještine ovdje nisu potrebne, budući da je program snimljen spreman iz slobodnog pristupa. Ovdje su poteškoće tipične za kućnu elektroničku proizvodnju: dobivanje tiskane ploče, lemljenje radio komponenti, izrada kućišta. Sve se to rješava u maloj radionici. Domaći dozimetri iz Geigerovih brojača izrađuju se u slučajevima kada:

nema načina za kupnju gotovog dozimetra;
potreban vam je uređaj s posebnim karakteristikama;
potrebno je proučiti proces izrade i podešavanja dozimetra.

Domaći dozimetar kalibrira se prema prirodnoj pozadini pomoću drugog dozimetra. Ovo dovršava proces izgradnje.

Ako imate pitanja - ostavite ih u komentarima ispod članka. Na njih ćemo rado odgovoriti mi ili naši posjetitelji.

Uvod

1. Imenovanje brojača

2. Uređaj i princip rada brojača

3. Osnovni fizikalni zakoni

3.1 Oporavak nakon registracije čestica

3.2 Dozimetrijska karakterizacija

3.3 Odziv senzora

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Geiger-Mullerovi brojači najčešći su detektori (senzori) ionizirajućeg zračenja. Do sada oni, izumljeni na samom početku našeg stoljeća za potrebe novonastale nuklearne fizike, nemaju, začudo, nikakvu punopravnu zamjenu. U svojoj srži, Geigerov brojač je vrlo jednostavan. Plinska smjesa koja se uglavnom sastoji od neona i argona koji se lako ioniziraju uvedena je u dobro evakuiranu zatvorenu posudu s dvije elektrode. Cilindar može biti stakleni, metalni itd. Obično mjerači percipiraju zračenje cijelom svojom površinom, ali postoje i oni koji za to imaju poseban "prozor" u cilindru.

Na elektrode se dovodi visoki napon U (vidi sliku), koji sam po sebi ne uzrokuje nikakve pojave pražnjenja. Brojač će ostati u ovom stanju sve dok se u njegovom plinovitom mediju ne pojavi ionizacijski centar - trag iona i elektrona generiranih ionizirajućom česticom koja je došla izvana. Primarni elektroni, ubrzavajući u električnom polju, ioniziraju "usput" druge molekule plinovitog medija, generirajući sve više i više novih elektrona i iona. Razvijajući se poput lavine, ovaj proces završava stvaranjem elektronsko-ionskog oblaka u međuelektrodnom prostoru, što naglo povećava njegovu vodljivost. U plinskom okruženju brojača dolazi do pražnjenja, koje je vidljivo (ako je posuda prozirna) čak i običnim okom.

Obrnuti proces - vraćanje plinskog medija u prvobitno stanje kod tzv. halogenih mjerača - događa se sam od sebe. Halogeni (obično klor ili brom), sadržani u maloj količini u plinovitom mediju, stupaju u akciju, što doprinosi intenzivnoj rekombinaciji naboja. Ali ovaj proces je mnogo sporiji. Dužina vremena potrebnog za vraćanje osjetljivosti na zračenje Geigerovog brojača i zapravo određuje njegovu brzinu - "mrtvo" vrijeme - njegova je važna putovnica. Takva brojila se nazivaju halogena samogasiva brojila. S najnižim naponom napajanja, izvrsnim parametrima izlaznog signala i dovoljno velikom brzinom pokazali su se posebno prikladnim za korištenje kao senzori ionizirajućeg zračenja u kućanskim uređajima za nadzor zračenja.

Geigerovi brojači mogu odgovoriti na različite vrste ionizirajućeg zračenja - a, b, g, ultraljubičasto, rendgensko zračenje, neutron. Ali stvarna spektralna osjetljivost brojača u velikoj mjeri ovisi o njegovom dizajnu. Dakle, ulazni prozor brojača osjetljivog na a- i meko b-zračenje mora biti vrlo tanak; za to se obično koristi tinjac debljine 3 ... 10 mikrona. Balon brojača koji reagira na tvrdo b- i g-zračenje obično ima oblik cilindra debljine stijenke 0,05 .... 0,06 mm (ujedno služi i kao katoda brojača). Prozor rendgenskog brojača izrađen je od berilija, a ultraljubičasti brojač od kvarcnog stakla.

Geiger Muller dozimetrijski brojač zračenja

1. Imenovanje brojača

Geiger-Mullerov brojač je uređaj s dvije elektrode namijenjen za određivanje intenziteta ionizirajućeg zračenja ili, drugim riječima, za brojanje ionizirajućih čestica koje nastaju nuklearnim reakcijama: iona helija (- čestice), elektrona (- čestice), X-zraka kvanti (- čestice) i neutroni. Čestice se šire vrlo velikom brzinom [do 2 . 10 7 m/s za ione (energija do 10 MeV) i oko brzine svjetlosti za elektrone (energija 0,2 - 2 MeV)], zbog čega oni prodiru unutar brojača. Uloga brojača je formiranje kratkog (djelić milisekunde) naponskog impulsa (jedinice - deseci volti) kada čestica uđe u volumen uređaja.

U usporedbi s drugim detektorima (senzorima) ionizirajućeg zračenja (ionizacijska komora, proporcionalni brojač), Geiger-Mullerov brojač ima visok prag osjetljivosti - omogućuje vam kontrolu prirodne radioaktivne pozadine zemlje (1 čestica po cm 2 u 10 - 100 sekundi). Gornja granica mjerenja je relativno niska - do 10 4 čestica po cm 2 u sekundi ili do 10 siverta po satu (Sv/h). Značajka brojača je mogućnost formiranja istih impulsa izlaznog napona, bez obzira na vrstu čestica, njihovu energiju i broj ionizacija koje čestica proizvodi u volumenu senzora.

2. Uređaj i princip rada brojača

Rad Geigerovog brojača temelji se na nesamoodrživom pulsirajućem plinskom pražnjenju između metalnih elektroda, koje pokreće jedan ili više elektrona koji se pojavljuju kao rezultat ionizacije plina -, - ili -čestica. Mjerači obično koriste cilindričnu konstrukciju elektroda, a promjer unutarnjeg cilindra (anode) mnogo je manji (2 ili više reda veličine) od vanjskog (katode), što je od temeljne važnosti. Karakteristični promjer anode je 0,1 mm.

Čestice ulaze u brojač kroz vakuumsku ljusku i katodu u "cilindričnoj" verziji dizajna (Sl. 2, a) ili kroz poseban ravni tanki prozor u "krajnjoj" verziji dizajna (Sl. 2 ,b). Potonja se varijanta koristi za registraciju β-čestica koje imaju nisku sposobnost prodora (npr. zadržava ih list papira), ali su biološki vrlo opasne ako izvor čestica uđe u tijelo. Detektori s prozorima od tinjca također se koriste za brojanje relativno niskoenergetskih β-čestica ("meko" beta zračenje).

Riža. 2. Shematske konstrukcije cilindričnog ( a) i kraj ( b) Geigerovi brojači. Oznake: 1 - vakuumska ljuska (staklo); 2 - anoda; 3 - katoda; 4 - prozor (liskun, celofan)

U cilindričnoj verziji brojača, dizajniranoj za detekciju visokoenergetskih čestica ili mekih X-zraka, koristi se vakuumska ljuska tankih stijenki, a katoda je izrađena od tanke folije ili u obliku tankog metalnog filma (bakar, aluminij) nataložen na unutarnjoj površini ljuske. U nizu dizajna, metalna katoda s tankim stijenkama (s ukrućenjima) je element vakuumske ljuske. Tvrdo rendgensko zračenje (-čestice) ima veliku prodornu moć. Stoga ga bilježe detektori s dovoljno debelim stijenkama vakuumske ljuske i masivnom katodom. Kod brojača neutrona katoda je presvučena tankim slojem kadmija ili bora, u kojem se nuklearnim reakcijama neutronsko zračenje pretvara u radioaktivno zračenje.

Volumen uređaja obično se puni argonom ili neonom s malom (do 1%) primjesom argona pri tlaku blizu atmosferskog (10 -50 kPa). Da bi se uklonili nepoželjni fenomeni nakon pražnjenja, u punjenje plina uvodi se dodatak bromovih ili alkoholnih para (do 1%).

Sposobnost Geigerovog brojača da detektira čestice bez obzira na njihovu vrstu i energiju (da generira jedan naponski impuls bez obzira na broj elektrona koje čestica formira) određena je činjenicom da, zbog vrlo malog promjera anode, gotovo sav napon doveden na elektrode koncentriran je u uskom prianodnom sloju. Izvan sloja postoji "područje hvatanja čestica" u kojem ioniziraju molekule plina. Elektroni koje čestica otkine od molekula ubrzavaju se prema anodi, ali je plin slabo ioniziran zbog niske jakosti električnog polja. Ionizacija naglo raste nakon ulaska elektrona u prianodni sloj s visokom jakošću polja, gdje se razvijaju elektronske lavine (jedna ili više) s vrlo visokim stupnjem umnažanja elektrona (do 10 7). Međutim, rezultirajuća struja još ne doseže vrijednost koja odgovara generiranju signala senzora.

Daljnje povećanje struje na radnu vrijednost je zbog činjenice da se, istovremeno s ionizacijom, ultraljubičasti fotoni generiraju u lavinama s energijom od oko 15 eV, dovoljnom za ionizaciju molekula nečistoća u plinskom punjenju (na primjer, ionizacija potencijal molekula broma je 12,8 V). Elektroni koji su se pojavili kao rezultat fotoionizacije molekula izvan sloja ubrzavaju se prema anodi, ali se ovdje zbog niske jakosti polja ne razvijaju lavine i proces malo utječe na razvoj izboja. U sloju je situacija drugačija: nastali fotoelektroni, zbog velikog intenziteta, pokreću intenzivne lavine u kojima se generiraju novi fotoni. Njihov broj premašuje početni i proces u sloju prema shemi "fotoni - elektronske lavine - fotoni" brzo (nekoliko mikrosekundi) raste (ulazi u "trigger mod"). U ovom slučaju, pražnjenje s mjesta prvih lavina koje je pokrenula čestica širi se duž anode ("poprečno paljenje"), anodna struja naglo raste i formira se vodeći rub signala senzora.

Zadnji rub signala (smanjenje struje) je zbog dva razloga: smanjenje anodnog potencijala zbog pada napona od struje preko otpornika (na vodećem rubu, potencijal se održava međuelektrodnim kapacitetom) i smanjenje jakosti električnog polja u sloju pod djelovanjem prostornog naboja iona nakon odlaska elektrona prema anodi (naboj povećava potencijale točaka, zbog čega se smanjuje pad napona na sloju, a na području zarobljavanja čestica se povećava). Oba razloga smanjuju intenzitet razvoja lavine i proces po shemi "lavina - fotoni - lavine" blijedi, a struja kroz senzor opada. Nakon završetka strujnog impulsa, anodni potencijal se povećava na početnu razinu (s određenim kašnjenjem zbog naboja međuelektrodnog kapaciteta kroz anodni otpornik), raspodjela potencijala u razmaku između elektroda vraća se u prvobitni oblik kao rezultat bijega iona na katodu, a brojač vraća sposobnost registracije dolaska novih čestica.

Proizvodi se na desetke vrsta detektora ionizirajućeg zračenja. Za njihovo označavanje koristi se nekoliko sustava. Na primjer, STS-2, STS-4 - čeoni samogaseći brojači, ili MS-4 - brojač s bakrenom katodom (V - s volframom, G - s grafitom), ili SAT-7 - čeoni brojač čestica, SBM -10 - brojač - metalnih čestica, SNM-42 - brojač metalnih neutrona, CPM-1 - brojač rendgenskog zračenja itd.

3. Osnovni fizikalni zakoni

3.1 Oporavak nakon registracije čestica

Ispostavilo se da je vrijeme u kojem ioni napuštaju prazninu nakon registracije čestice relativno dugo - nekoliko milisekundi, što ograničava gornju granicu mjerenja brzine doze zračenja. Pri visokom intenzitetu zračenja čestice dolaze u intervalu kraćem od vremena odlaska iona, a senzor neke čestice ne registrira. Proces je ilustriran oscilogramom napona na anodi senzora tijekom vraćanja njegove učinkovitosti (slika 3).

Riža. 3. Oscilogrami napona na anodi Geigerovog brojača. U o- amplituda signala u normalnom načinu rada (stotine volti). 1 - 5 - brojevi čestica

Ulazak prve čestice (1 na slici 3) u volumen senzora inicira pulsirajuće plinsko pražnjenje, što dovodi do pada napona za U o(normalna amplituda signala). Nadalje, napon raste kao rezultat sporog smanjenja struje kroz raspor kako ioni idu na katodu i zbog naboja međuelektrodnog kapaciteta iz izvora napona kroz granični otpornik. Ako druga čestica (2 na slici 3) uđe u senzor u kratkom vremenskom intervalu nakon dolaska prve, tada se procesi pražnjenja razvijaju slabo zbog niskog napona i niske jakosti polja na anodi pod djelovanjem iona prostorni naboj. Signal senzora u ovom slučaju je nedopustivo mali. Dolazak druge čestice nakon duljeg vremenskog intervala nakon prve (čestice 3 - 5 na slici 3) daje signal veće amplitude, budući da napon raste, a prostorni naboj opada.

Ako druga čestica uđe u senzor nakon prve nakon intervala manjeg od vremenskog intervala između čestica 1 i 2 na sl. 3, tada iz gore navedenih razloga senzor uopće ne generira signal ("ne broji" česticu). U tom smislu, vremenski interval između čestica 1 i 2 naziva se "mrtvo vrijeme brojača" (amplituda signala čestice 2 je 10% normalne). Vremenski interval između čestica 2 i 5 na sl. 3 naziva se "vrijeme oporavka senzora" (signal čestice 5 je 90% normalan). Tijekom tog vremena, amplituda signala senzora je smanjena i možda ih neće registrirati brojač električnih impulsa.

Mrtvo vrijeme (0,01 - 1 ms) i vrijeme oporavka (0,1 - 1 ms) važni su parametri Geigerovog brojača. Najveća zabilježena brzina doze je to veća što su vrijednosti ovih parametara manje. Glavni čimbenici koji određuju parametre su tlak plina i vrijednost graničnog otpornika. Sa smanjenjem tlaka i vrijednosti otpornika, mrtvo vrijeme i vrijeme oporavka se smanjuju, jer se povećava brzina izlaska iona iz raspora i smanjuje vremenska konstanta procesa punjenja međuelektrodnog kapaciteta.

3.2 Dozimetrijska karakterizacija

Osjetljivost Geigerovog brojača je omjer frekvencije impulsa koje generira senzor i brzine doze zračenja, mjereno u mikrosivertima po satu (µSv/h; opcije: Sv/s, mSv/s, µSv/s). Tipične vrijednosti osjetljivosti: 0,1 - 1 impuls po mikrosivertu. U radnom području, osjetljivost je faktor proporcionalnosti između očitanja mjerača (broja impulsa u sekundi) i brzine doze. Izvan raspona, proporcionalnost je povrijeđena, što odražava dozimetrijsku karakteristiku detektora - ovisnost očitanja o brzini doze (slika 4).

Riža. Ovisnosti brzine brojanja o brzini doze radioaktivnog zračenja (dozimetrijske karakteristike) za dva brojača s različitim tlakovima plina (1 - 5 kPa, 2 - 30 kPa)

Iz fizikalnih razmatranja proizlazi da očitanja senzora s povećanjem brzine doze ne mogu prijeći vrijednost (1/), gdje je mrtvo vrijeme senzora (ne uzimaju se u obzir čestice koje stižu u kraćem vremenskom intervalu). Stoga radni linearni dio dozimetrijske karakteristike glatko prelazi u području intenzivnog zračenja u vodoravnu ravnu liniju na razini (1/).

Sa smanjenjem mrtvog vremena dozimetrijska karakteristika senzora prelazi u vodoravnu ravnu na višoj razini pri većoj snazi zračenja, a gornja granica mjerenja raste. Ova situacija se opaža kada se tlak plina smanji (slika 4). Međutim, istodobno se smanjuje osjetljivost senzora (povećava se broj čestica koje prelaze prazninu plinskog pražnjenja bez sudara s molekulama). Stoga, kada se tlak smanjuje, dozimetrijska karakteristika pada. Matematički, karakteristika je opisana sljedećim odnosom:

gdje N- brzina brojanja (očitanja senzora - broj impulsa u sekundi); - osjetljivost brojača (impulsi u sekundi po mikrosivertu); R- brzina doze zračenja; - mrtvo vrijeme senzora (u sekundama).

3.3 Odziv senzora

Kontrola doze zračenja najčešće se mora provoditi na otvorenom ili na terenu, gdje se senzor napaja baterijama ili drugim galvanskim izvorima. Njihova napetost se smanjuje dok rade. Istodobno, procesi pražnjenja plina u senzoru u velikoj mjeri ovise o naponu. Stoga je ovisnost očitanja Geigerovog brojača o naponu pri konstantnoj brzini doze zračenja jedna od najvažnijih karakteristika senzora. Ovisnost se naziva karakteristika brojanja senzora (slika 5).

Na jednoj od prikazanih ovisnosti (krivulja 2) označene su karakteristične točke A -D. Na niskom naponu (lijevo od točke ALI) elektroni koji se generiraju u senzoru kada ionizirajuća čestica uđe, pokreću lavine elektrona, ali njihov intenzitet je nedovoljan za generiranje strujnog impulsa potrebne amplitude, a očitanja brojača su nula. Točka ALI odgovara "naponu početka brojanja". S porastom napona u sekciji A - B očitanja brojača se povećavaju, jer se povećava vjerojatnost odlaska elektrona iz područja zarobljavanja čestica u prianodni sloj s visokom jakošću polja. Pri niskom naponu, elektroni se rekombiniraju s ionima tijekom njihovog kretanja do sloja (mogu se prvo "zalijepiti" za molekule nečistoća broma uz stvaranje negativnih iona). U točki NA napon je dovoljan da brzo premjesti gotovo sve elektrone u sloj, a intenzitet rekombinacije je blizu nule. Senzor generira signale normalne amplitude.

Na radnom odsječku brojačke karakteristike B - C("karakteristični plato") očitanja brojača blago rastu s porastom napona, što je od velike praktične važnosti i prednost je Geigerovog brojača. Njegova kvaliteta je to veća što je plato duži (100 -400 V) i što je nagib vodoravnog dijela karakteristike brojanja manji.

Riža. 5. Ovisnosti brzine brojanja o naponu (karakteristika brojanja) pri različitim vrijednostima tlaka plina i sadržaja nečistoća broma: 1 - 8 kPa, 0,5%; 2 - 16 kPa, 0,5%; 3 - 16 kPa, 0,1% za brzinu doze zračenja od 5 µSv/h. A, B, C, D- karakteristične točke krivulje 2

Strmina (ili nagib) visoravni S karakteriziran postotkom promjene očitanja mjerača po jedinici napona:

gdje N B i N C - očitanje brojila na početku i kraju platoa; U B i U C- vrijednosti napona na početku i kraju platoa. Tipične vrijednosti nagiba su 0,01 - 0,05%/V.

Relativnu stabilnost očitanja na platou karakteristike brojanja osigurava specifična vrsta pražnjenja koja se javlja u senzoru dolaskom ionizirajuće čestice. Povećanje napona pojačava razvoj lavina elektrona, ali to samo dovodi do ubrzanja širenja pražnjenja duž anode, a sposobnost brojača da generira jedan signal po čestici gotovo da nije narušena.

Blagi porast brzine brojanja s povećanjem napona na platou karakteristike brojanja povezan je s emisijom elektrona s katode pod djelovanjem pražnjenja. Emisija je posljedica takozvanih -procesa, koji se shvaćaju kao izvlačenje elektrona od strane iona, pobuđenih atoma i fotona. Koeficijent se uvjetno smatra jednakim broju elektrona po ionu (pretpostavljaju se pobuđeni atomi i fotoni). Karakteristične vrijednosti koeficijenta su 0,1 - 0,01 (10 - 100 iona izvuče elektron, ovisno o vrsti plina i katodnog materijala). Pri takvim vrijednostima koeficijenta Geigerov brojač ne radi, jer se elektroni koji napuštaju katodu registriraju kao ionizirajuće čestice (registriraju se lažni signali).

Normalno funkcioniranje mjerača osigurava se uvođenjem pare broma ili alkohola u plinsko punjenje ("nečistoće za gašenje"), što naglo smanjuje koeficijent (ispod 10 -4). U ovom slučaju, broj lažnih signala također se naglo smanjuje, ali ostaje primjetan (na primjer, nekoliko postotaka). S povećanjem napona procesi pražnjenja se pojačavaju; povećava se broj iona, pobuđenih atoma i fotona, a time i broj lažnih signala. Ovo objašnjava blagi porast očitanja senzora na platou karakteristike brojanja (povećanje nagiba) i na kraju platoa (prijelaz na strmi dio C - D). S povećanjem udjela nečistoća koeficijent se u većoj mjeri smanjuje, čime se smanjuje nagib platoa i povećava njegova duljina (krivulje 2 i 3 na sl. 5).

Međutim, povećanje sadržaja nečistoće za gašenje iznad određene vrijednosti (1% za brom, 10% za alkohol) pogoršava parametre senzora: povećava se napon početka brojanja (točka ALI na slici) povećava se nagib platoa i skraćuje njegova dužina. To se objašnjava činjenicom da se neki od elektrona generiranih ionizirajućom česticom "lijepe" na molekule broma ili alkohola uz stvaranje teških negativnih iona, koji dolaze do sloja blizu anode nakon značajnog vremenskog razdoblja, kada brojač završi. već je obnovio sposobnost registracije čestica. U sloju, pod djelovanjem visoke jakosti polja, ion se cijepa, a elektron koji izlazi inicira lažni signal senzora.

Fizikalni mehanizam djelovanja primjesa za gašenje sastoji se u oštrom smanjenju dovoda iona, pobuđenih atoma i fotona na katodu koji mogu uzrokovati emisiju elektrona, kao iu povećanju rada izlaza elektrona s katode. Ioni glavnog plina (neon ili argon) u procesu kretanja prema katodi postaju neutralni atomi kao rezultat "ponovnog punjenja" u sudarima s molekulama nečistoća, budući da su ionizacijski potencijali neona i argona veći od potencijala broma i alkohola (odnosno: 21,5 V; 15, 7 V; 12,8 V; 11,3 V). Energija koja se u tom slučaju oslobađa troši se na razaranje molekula ili na stvaranje fotona niske energije koji nisu sposobni izazvati fotoemisiju elektrona. Takve fotone, štoviše, dobro apsorbiraju molekule nečistoća.

Ioni nečistoće nastali tijekom punjenja ulaze u katodu, ali ne uzrokuju emisiju elektrona. U slučaju broma to se objašnjava činjenicom da je potencijalna energija iona (12,8 eV) nedovoljna da izvuče dva elektrona s katode (jedan da neutralizira ion, a drugi da pokrene elektronsku lavinu), budući da izlazni rad elektrona s katode u prisutnosti primjesa broma raste na 7 eV. U slučaju alkohola, kada se ioni neutraliziraju na katodi, oslobođena energija obično se troši na disocijaciju složene molekule, a ne na izbacivanje elektrona.

Dugoživući (metastabilni) pobuđeni atomi glavnog plina koji nastaju u izboju mogu u načelu pasti na katodu i uzrokovati emisiju elektrona, budući da je njihova potencijalna energija prilično visoka (na primjer, 16,6 eV za neon). Međutim, vjerojatnost procesa se pokazuje vrlo malom, budući da atomi, u sudarima s molekulama nečistoća, prenose svoju energiju na njih - oni se "gase". Energija se troši na disocijaciju molekula nečistoća ili na emisiju niskoenergetskih fotona koji ne uzrokuju fotoemisiju elektrona s katode i dobro ih apsorbiraju molekule nečistoća.

Otprilike slično, visokoenergetski fotoni koji dolaze iz pražnjenja, a koji mogu uzrokovati emisiju elektrona s katode, bivaju "ugašeni": apsorbiraju ih molekule nečistoća uz kasniju potrošnju energije za disocijaciju molekula i emisiju niskoenergetskih fotoni.

Trajnost brojača s dodatkom broma znatno je veća (10 10 - 10 11 impulsa), budući da nije ograničena razgradnjom molekula nečistoća za gašenje. Smanjenje koncentracije broma je zbog njegove relativno visoke kemijske aktivnosti, što komplicira tehnologiju proizvodnje senzora i nameće ograničenja u izboru katodnog materijala (na primjer, koristi se nehrđajući čelik).

Karakteristika brojanja ovisi o tlaku plina: s njegovim porastom raste napon početka brojanja (točka ALI pomiče se udesno na slici 5), a razina platoa raste kao rezultat učinkovitijeg hvatanja ionizirajućih čestica od strane molekula plina u senzoru (krivulje 1 i 2 na slici 5). Porast napona odbrojavanja objašnjava se činjenicom da uvjeti u senzoru odgovaraju desnoj grani Paschenove krivulje.

Zaključak

Široka uporaba Geiger-Mullerovog brojača objašnjava se njegovom visokom osjetljivošću, sposobnošću registracije različitih vrsta zračenja te relativnom jednostavnošću i niskom cijenom instalacije. Brojač je 1908. izumio Geiger, a poboljšao ga je Müller.

Cilindrični Geiger-Mullerov brojač sastoji se od metalne cijevi ili staklene cijevi metalizirane iznutra i tanke metalne niti razvučene duž osi cilindra. Žarna nit služi kao anoda, a cijev kao katoda. Cijev je ispunjena razrijeđenim plinom, najčešće se koriste plemeniti plinovi poput argona i neona. Između katode i anode stvara se napon od oko 400 V. Za većinu mjerača postoji takozvani plato, koji leži otprilike od 360 do 460 V, u ovom rasponu male fluktuacije napona ne utječu na brzinu brojanja.

Rad brojača temelji se na udarnoj ionizaciji.G-kvanti koje emitira radioaktivni izotop, padajući na stijenke brojača, izbacuju iz njega elektrone. Elektroni, krećući se u plinu i sudarajući se s atomima plina, izbacuju elektrone iz atoma i stvaraju pozitivne ione i slobodne elektrone. Električno polje između katode i anode ubrzava elektrone do energija pri kojima počinje udarna ionizacija. Dolazi do lavine iona, a struja kroz brojač naglo raste. U tom se slučaju na otporu R formira naponski impuls koji se dovodi u uređaj za snimanje. Da bi brojač mogao registrirati sljedeću česticu koja je u njega upala, lavinsko pražnjenje se mora ugasiti. To se događa automatski. U trenutku kada se na otporu R pojavi strujni impuls, dolazi do velikog pada napona, pa napon između anode i katode naglo opada - toliko da prestaje pražnjenje i brojač je ponovno spreman za rad.

Važna karakteristika brojača je njegova učinkovitost. Neće svi r-fotoni koji pogode brojač dati sekundarne elektrone i bit će registrirani, jer je interakcija r-zraka s materijom relativno rijetka, a neki od sekundarnih elektrona apsorbiraju se u stijenkama uređaja prije nego što dosegnu volumen plina. .

Učinkovitost brojača ovisi o debljini stijenki brojača, njihovom materijalu i energiji g-zračenja. Najučinkovitiji su brojači čije su stijenke izrađene od materijala s velikim atomskim brojem Z jer se time povećava stvaranje sekundarnih elektrona. Osim toga, zidovi pulta moraju biti dovoljno debeli. Debljina stijenke brojača bira se iz uvjeta njezine jednakosti srednjem slobodnom putu sekundarnih elektrona u materijalu stijenke. Uz veliku debljinu stijenke, sekundarni elektroni neće proći u radni volumen brojača i neće se pojaviti strujni impuls. Budući da r-zračenje slabo međudjeluje s materijom, učinkovitost r-brojača obično je također niska i iznosi samo 1-2%. Još jedan nedostatak Geiger-Mullerovog brojača je taj što ne daje mogućnost identifikacije čestica i određivanja njihove energije. Ovi nedostaci su odsutni kod scintilacijskih brojača.

Bibliografija

Acton D.R. Uređaji za pražnjenje u plinu s hladnom katodom. M.; L.: Energija, 1965.

Kaganov I.L. Ionski uređaji. Moskva: Energija, 1972.

Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S. Elektrovakuumski elektronički uređaji i uređaji s izbojem u plinu: priručnik. Moskva: Radio i veze, 1985.

Knol M., Eichmeicher I. Tehnička elektronika T. 2. M .: Energija, 1971.

Sidorenko V.V. Detektori ionizirajućeg zračenja: priručnik. L .: Brodogradnja, 1989

Objavljeno na web mjesto

Pojam i vrste ionizirajućeg zračenja. Uređaji koji mjere zračenje, te princip rada Geigerovog brojača. Glavni čvorovi i blok dijagram uređaja. Izbor i opravdanje elementne baze. Shematski dizajn u CAD OrCAD.

diplomski rad, dodan 30.04.2014

Analiza i sinteza asinkronog brojača s QSC = 11 u šifri 6-3-2-1 i tipom okidača JJJJ, njegova namjena, vrste i tehničke karakteristike. Primjer rada totalizatora. Sinteza JK-okidača (uređaja za snimanje i pohranu informacija).

seminarski rad, dodan 25.07.2010

Pojam i namjena brojača, njegovi parametri. Princip konstruiranja brojača za zbrajanje i oduzimanje. Svestranost obrnutog brojača. Brojači i djelitelji s faktorom pretvorbe drugačijim od 2n. Prolazni brojači (različiti okidači).

sažetak, dodan 29.11.2010

Implementacija uređaja koji može brojati do 30 pomoću razvojnog okruženja Electronics Workbench. Načelo rada brojača je brojanje broja impulsa primijenjenih na ulaz. Sastavni dijelovi uređaja: generator, sonda, logički elementi, okidač.

seminarski rad, dodan 22.12.2010

Princip rada i opseg scintilacijskog brojača. Kalibracija scintilacijskih spektrometara. Pričvršćivanje i montaža čvrstih scintilatora. Monokristalni scintilatori od antracena i stilbena. Amplitudni analizatori impulsa.

sažetak, dodan 28.09.2009

Pojam i princip rada senzora, njihova namjena i funkcije. Podjela i vrste senzora, opseg i mogućnosti njihove primjene. Bit i osnovna svojstva regulatora. Značajke uporabe i parametri pojačala, aktuatora.

sažetak, dodan 28.03.2010

Mikrooperacije nad kodnim riječima koje brojači izvode u digitalnim sklopovima. Strukturni dijagram okidača K155TV1, električni parametri. Princip rada digitalnog brojača, konstrukcija tablice istinitosti, modeliranje u programu Micro-Cap.

seminarski rad, dodan 11.03.2013

Analiza rada binarnog integralnog brojača i binarno-decimalnog dekodera. Spajanje neiskorištenih ulaza na sabirnicu napajanja, "zajedničku" žicu ili drugi korišteni ulaz. Analiza vremenskog dijagrama dekodera. Johnsonov brojač.

laboratorijski rad, dodano 18.06.2015

Razvoj funkcionalnih dijelova jednog digitalnog uređaja: logički uređaj; brojač, jedan vibrator koji sinkronizira protok informacija do brojača; dekoder za prikaz rezultata uređaja u obliku dostupnom ljudima.

seminarski rad, dodan 31.05.2012

Opis i raspored senzora; njihovi principi rada, primjeri korištenja. Osiguranje i osvjetljenje stubišta u višekatnici, pomoćnih prostorija i parkinga. Razlike u uređajima za kretanje. Karakteristike elektroničkog infracrvenog senzora.

Građa i princip rada Geiger-Mullerovog brojača

NA U posljednje vrijeme, pažnja radijacijskoj sigurnosti od strane običnih građana u našoj zemlji sve je veća. I to nije samo zbog tragičnih događaja u nuklearnoj elektrani Černobil i njegovih daljnjih posljedica, već i zbog raznih vrsta incidenata koji se povremeno događaju na jednom ili drugom mjestu na planetu. U tom smislu, krajem prošlog stoljeća počeli su se pojavljivati uređaji dozimetrijsko praćenje zračenja za potrebe kućanstva. I takvi uređaji spasili su mnoge ljude ne samo zdravlje, već ponekad i život, a to se ne odnosi samo na područja uz zonu isključenja. Stoga su pitanja radijacijske sigurnosti relevantna u bilo kojem mjestu naše zemlje do danas.

NA Svi kućanski i gotovo svi moderni profesionalni dozimetri opremljeni su . Na drugi način, može se nazvati osjetljivim elementom dozimetra. Ovaj uređaj izumio je 1908. godine njemački fizičar Hans Geiger, a dvadesetak godina kasnije drugi fizičar Walter Müller unaprijedio je ovaj razvoj, a princip rada ovog uređaja koristi se i danas.

H Neki moderni dozimetri imaju četiri brojača odjednom, što omogućuje povećanje točnosti mjerenja i osjetljivosti uređaja, kao i smanjenje vremena mjerenja. Većina Geiger-Mullerovih brojača sposobna je detektirati gama zračenje, beta zračenje visoke energije i X-zrake. Međutim, postoje posebna dostignuća za određivanje visokoenergetskih alfa čestica. Kako bi se dozimetar namjestio da detektira samo gama zračenje, najopasnije od tri vrste zračenja, osjetljiva komora je prekrivena posebnim kućištem od olova ili drugog čelika, što omogućuje da se spriječi prodor beta čestica u brojač.

NA moderni dozimetri za kućne i profesionalne potrebe, senzori kao što su SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 naširoko se koriste. Razlikuju se po ukupnim dimenzijama kamere i drugim parametrima, za liniju od 20 senzora tipične su sljedeće dimenzije, duljina 110 mm, promjer 11 mm, a za 21. model duljina 20-22 mm s promjerom 6 mm . Važno je razumjeti da što je veća komora, to će više radioaktivnih elemenata proletjeti kroz nju, a to je veća osjetljivost i točnost koju ima. Dakle, za 20. seriju senzora, dimenzije su 8-10 puta veće nego za 21., otprilike u istim omjerima ćemo imati razliku u osjetljivosti.

Do Dizajn Geigerovog brojača može se shematski opisati na sljedeći način. Senzor koji se sastoji od cilindričnog spremnika ispunjenog inertnim plinom (npr. argonom, neonom ili njihovim mješavinama) pri minimalnom tlaku kako bi se olakšalo pokretanje električnog pražnjenja između katode i anode. Katoda je, najčešće, cijelo metalno kućište osjetljivog senzora, a anoda je mala žica postavljena na izolatore. Ponekad je katoda dodatno omotana zaštitnim kućištem od nehrđajućeg čelika ili olova, to se radi kako bi se brojač podesio da detektira samo gama zrake.

D Za kućnu upotrebu trenutno se najčešće koriste end-face senzori (na primjer, Beta-1, Beta-2). Takvi brojači su dizajnirani na način da mogu detektirati i registrirati čak i alfa čestice. Takav brojač je ravni cilindar s elektrodama smještenim unutra i ulaznim (radnim) prozorom izrađenim od tinjčevog filma debljine samo 12 mikrona. Ovaj dizajn omogućuje otkrivanje (iz blizine) visokoenergetskih alfa čestica i niskoenergetskih beta čestica. U isto vrijeme, površina radnog prozora brojača Beta-1 i Beta 1-1 je 7 kvadratnih cm. Područje radnog prozora tinjca za Beta-2 uređaj je 2 puta veće od Beta-1, može se koristiti za određivanje itd.

E Ako govorimo o principu rada Geigerove brojačke komore, onda se može ukratko opisati na sljedeći način. Kada se aktivira, visoki napon (reda od 350 - 475 volti) primjenjuje se na katodu i anodu kroz otpornik opterećenja, ali nema pražnjenja između njih zbog inertnog plina koji služi kao dielektrik. Kada uđe u komoru, njegova energija je dovoljna da izbije slobodni elektron iz materijala tijela komore ili katode, taj elektron počinje poput lavine izbijati slobodne elektrone iz okolnog inertnog plina i dolazi do njegove ionizacije, što na kraju dovodi do do pražnjenja između elektroda. Krug se zatvara, a ta se činjenica može registrirati pomoću mikročipa instrumenta, što je činjenica detekcije bilo gama ili rendgenskog kvanta. Kamera se tada resetira, dopuštajući detektiranje sljedeće čestice.

H Kako bi se zaustavio proces pražnjenja u komori i pripremila komora za registraciju sljedeće čestice, postoje dvije metode, a jedna se temelji na tome da se na vrlo kratko vrijeme prekine dovod napona na elektrode. , koji zaustavlja proces ionizacije plina. Druga metoda se temelji na dodavanju druge tvari inertnom plinu, npr. joda, alkohola i drugih tvari, pri čemu dovode do smanjenja napona na elektrodama, čime se zaustavlja i proces daljnje ionizacije i kamera postaje sposobna za otkrivanje sljedećeg radioaktivnog elementa. Ova metoda koristi otpornik za opterećenje velikog kapaciteta.

P o broju pražnjenja u protukomori i može se prosuditi o razini zračenja u mjerenom području ili od određenog objekta.

1.4 Geiger-Mullerov brojač

NA proporcionalnog brojača, plinsko pražnjenje se razvija samo u dijelu plinskog volumena. Prvo se u njemu formira primarna ionizacija, a zatim lavina elektrona. Ostatak volumena nije obuhvaćen plinskim pražnjenjem. Kako napon raste, kritično područje se širi. Povećava koncentraciju pobuđenih molekula, a time i broj emitiranih fotona. Pod utjecajem fotona iz katode i molekule plina izlaze

sve više i više fotoelektrona. Potonji, zauzvrat, stvaraju nove lavine elektrona u volumenu brojača, koji nije zauzet ispuštanjem plina iz primarne ionizacije. Dakle, porast napona U dovodi do širenja plinskog pražnjenja preko volumena brojača. Pri nekom naponu U p . Nazvan pragom, ispuštanje plina pokriva cijeli volumen brojača. Na naponu U p počinje Geiger-Mullerovo područje.

Geigerov brojač (ili Geiger-Mullerov brojač) je plinom ispunjen brojač nabijenih elementarnih čestica, čiji se električni signal pojačava zbog sekundarne ionizacije volumena plina brojača i ne ovisi o energiji koju ostavlja čestica u ovom volumenu. Izumili su 1908. H. Geiger i E. Rutherford, a kasnije su ga poboljšali Geiger i W. Muller. Brojači Geiger-Muller - najčešći detektori (senzori) ionizirajućeg zračenja.

Geiger - Mullerov brojač - uređaj s izbojem u plinu za otkrivanje i proučavanje raznih vrsta radioaktivnih i drugih ionizirajućih zračenja: α- i β-čestica, γ-kvanti, kvanti svjetlosti i X-zraka, čestice visoke energije u kozmičkom zračenju i na akceleratorima. Gama kvante registrira Geiger-Mullerov brojač sekundarnim ionizirajućim česticama - fotoelektronima, Comptonovim elektronima, parovima elektron-pozitron; neutroni se registriraju povratnim jezgrama i produktima nuklearnih reakcija koji nastaju u plinu brojača. Brojilo radi na naponima koji odgovaraju samoodrživosti

koronsko pražnjenje (presjek V, sl. 21).

Riža. 21. Shema uključivanja Geigerovog brojača

Razlika potencijala primjenjuje se (V) između stijenki i središnje elektrode kroz otpor R koji usmjerava kondenzator

C1.

Ovaj brojač ima gotovo 100% vjerojatnost otkrivanja nabijene čestice, jer za

Za nastanak pražnjenja dovoljan je jedan par elektron-ion.

Strukturno, Geigerov brojač je također uređen kao proporcionalni brojač, tj. je kondenzator (obično cilindričan), s vrlo neuniformnim električnim poljem. Na unutarnju elektrodu (tanku metalnu nit) dovodi se pozitivan potencijal (anoda), a na vanjsku negativan potencijal (katoda). Elektrode su zatvorene u hermetički zatvorenoj posudi napunjenoj nešto plina do tlaka od 13-26 kN/m 2 (100-200 mm pm st.). Na protuelektrode se dovodi napon od nekoliko stotina V. Znak + se nanosi na navoj kroz otpor R.

Funkcionalno, Geigerov brojač također ponavlja proporcionalni brojač, ali se od potonjeg razlikuje po tome što zbog veće razlike potencijala na elektrodama radi u takvom režimu kada je dovoljno da se pojavi jedan elektron u volumenu detektora. razviti snažan proces nalik lavini zbog sekundarne ionizacije (pojačanje plina), koji je sposoban ionizirati cijelo područje u blizini anodne niti. U tom slučaju strujni impuls doseže graničnu vrijednost (zasićenja) i ne ovisi o primarnoj ionizaciji. Razvijajući se poput lavine, ovaj proces završava stvaranjem elektronsko-ionskog oblaka u međuelektrodnom prostoru, što naglo povećava njegovu vodljivost. U biti, kada čestica uđe u Geigerov brojač, u njoj se rasplamsa (zapali) nezavisno plinsko pražnjenje, vidljivo (ako je posuda prozirna) čak i kod običnog plina. U ovom slučaju faktor pojačanja plina može doseći 1010, a veličina pulsa može doseći desetke volti.

Dolazi do bljeska koronskog pražnjenja i struja teče kroz mjerač.

Raspodjela električnog polja u brojaču je takva da se pražnjenje razvija samo u blizini anode brojača na udaljenosti od nekoliko promjera žarne niti. Elektroni se brzo nakupljaju na filamentu (ne više od 10-6 sekundi), oko kojeg se formira "omotač" pozitivnih iona. Pozitivni prostorni naboj povećava efektivni promjer anode i time smanjuje jakost polja, pa se pražnjenje prekida. Kako se sloj pozitivnih iona odmiče od žarne niti, njegov učinak zaslona slabi i jakost polja u blizini anode postaje dovoljna za stvaranje novog bljeska izboja. Pozitivni ioni, približavajući se katodi, izbacuju elektrone iz potonje, što rezultira stvaranjem neutralnih atoma inertnog plina u pobuđenom stanju. Pobuđeni atomi pri

dovoljno se približe katodi, elektroni se izbace s njene površine, koji postaju začetnici novih lavina. Bez vanjskog utjecaja, takav brojač bi bio u dugom isprekidanom pražnjenju.

Dakle, s dovoljno velikim R (108 -1010 ohm), negativni naboj se nakuplja na niti

i potencijalna razlika između žarne niti i katode brzo opada, uzrokujući prekid pražnjenja. Nakon toga se vraća osjetljivost brojača 10-1 -10-3 sec (vrijeme pražnjenja kapaciteta C kroz otpor R). To je vrijeme koje je potrebno da spori pozitivni ioni koji su ispunili prostor u blizini anodne niti nakon prolaska čestice i prolaska elektronske lavine odu do katode,

i vratio osjetljivost detektora. Tako dugo mrtvo vrijeme nije pogodno za mnoge primjene.

Za praktičnu upotrebu nesamogasivog Geigerovog brojača koriste se različite metode za zaustavljanje pražnjenja:

a) Upotreba elektroničkih sklopova za gašenje pražnjenja u plinu. Elektronički sklop prilagođen za to, u pravom trenutku, izdaje "protusignal" brojaču, koji zaustavlja samopražnjenje i "drži" brojač neko vrijeme dok se nabijene čestice potpuno neutraliziraju. Karakteristike takvog brojača s krugom za suzbijanje pražnjenja bliske su onima samogasivih brojača, a ponekad ih i premašuju.

b) Gašenje odabirom vrijednosti otpora opterećenja i ekvivalentnog kapaciteta, kao i napona na mjeraču.

NA Ovisno o mehanizmu gašenja pražnjenja, razlikuju se dvije skupine brojača: nesamogasivi i samogasivi. Kod nesamogasivih brojila "mrtvo" vrijeme je predugo(10-2 sek), za njega

redukcije, koriste se elektronički sklopovi za gašenje izboja koji smanjuju vrijeme razlučivanja na vrijeme skupljanja pozitivnih iona na katodi (10-4 sec).

Sada su nesamogasivi brojači, kod kojih se pražnjenja gase otporom R, zamijenjeni samogasivim brojačima, koji su također stabilniji. U njima, zahvaljujući posebnom plinskom punjenju (inertan plin s primjesom složenih molekula, poput alkoholnih para, i malog

primjesa halogena - klor, brom, jod) pražnjenje se prekida samo od sebe čak i pri malim otporima R. Mrtvo vrijeme brojača samogašenja ~10-4 sek.

NA 1937. Trost je skrenuo pozornost na činjenicu da ako je brojač ispunjen argonom,

dodajte malu količinu (nekoliko posto) para etilnog alkohola (C2 H5 OH), tada će se pražnjenje izazvano u brojaču ionizirajućom česticom samo ugasiti. Naknadno se pokazalo da do spontanog gašenja pražnjenja u brojaču dolazi i kada se argonu dodaju pare drugih organskih spojeva koji sadrže složene poliatomske spojeve. Te se tvari obično nazivaju gašenjem, a Geiger-Mullerovi brojači, u kojima se te tvari koriste, nazivaju se brojačima tipa samogašenja. Samogasivi mjerač ispunjen je mješavinom dvaju (ili više) plinova. Jedan plin, glavni, je oko 90% u smjesi, drugi, plin za gašenje, je oko 10%. Komponente radne smjese moraju zadovoljiti obvezni uvjet da potencijal ionizacije plina za gašenje mora biti ispod prvog potencijala pobude glavnog plina.

Komentar. Ksenonski žičani detektori često se koriste za otkrivanje x-zraka. Primjer je prvi domaći skenirajući digitalni medicinski fluorograf MTsRU SIBIR. Druga primjena brojača rendgenskih zraka je fluorescentni valno-disperzijski spektrometar rendgenskih zraka (na primjer, Venus 200), dizajniran za određivanje različitih elemenata u tvarima i materijalima. Ovisno o elementu koji se određuje, moguće je koristiti sljedeće detektore: - protočni proporcionalni detektor s prozorima debljine 1, 2, 6 mikrona; neprotočni neonski detektor s prozorima debljine 25 i 50 mikrona; - neprotočni kriptonski detektor s prozorom debljine 100 mikrona, 200 mikrona i scintilacijskim detektorom s prozorom od 300 mikrona.

Samogasivi brojači omogućuju visoke stope brojanja bez posebnih elektroničkih sklopova

gašenje pražnjenja, pa se naširoko koriste. Samogasivi brojači s organskim primjesama za gašenje imaju ograničen radni vijek (108 -1010 impulsa). Kada se jedan od halogena koristi kao primjesa za gašenje (najčešće se koristi manje aktivni Br2), vijek trajanja postaje praktički neograničen zbog činjenice da se dvoatomne molekule halogena ponovno formiraju nakon disocijacije na atome (tijekom procesa pražnjenja). Nedostaci halogenih brojača uključuju složenost njihove proizvodne tehnologije zbog kemijske aktivnosti halogena i dugo vrijeme porasta prednjeg ruba impulsa zbog vezanja primarnih elektrona na molekulu halogena. "Povlačenje" prednjeg ruba impulsa u halogenim brojačima čini ih neprimjenjivima u koincidencijskim krugovima.

Glavne karakteristike brojača su: karakteristika brojanja - ovisnost brzine brojanja o veličini radnog napona; učinkovitost brojača - izražena kao postotak omjera broja izbrojenih čestica prema broju svih čestica koje ulaze u radni volumen brojača; vrijeme rješavanja -

minimalni vremenski interval između impulsa u kojem se oni zasebno bilježe i radni vijek brojača.

Riža. 22. Shema pojave mrtvog vremena u brojačuGeiger-Muller.(Oblik impulsa tijekom pražnjenja u Geiger-Mullerovom brojaču).

Dužina vremena potrebnog za vraćanje osjetljivosti na zračenje Geigerovog brojača i zapravo određuje njegovu brzinu - "mrtvo" vrijeme - njegova je važna putovnica.

Ako u Geiger-Mullerovom brojaču u trenutku t 0 počne pražnjenje uzrokovano nuklearnom česticom, tada napon na brojaču naglo pada. Brojač za određeno vrijeme, koje se naziva mrtvo vrijeme τ m , nije u stanju regulirati druge čestice. Od trenutka t 1 , tj. nakon isteka mrtvog vremena, mjerač ponovno može imati samopražnjenje. Međutim, u početku je amplituda pulsa još uvijek mala. Tek nakon što prostorni naboj dosegne površinu katode, u brojaču se stvaraju impulsi normalne amplitude. Vremenski interval τ s između trenutka t 0, kada je došlo do neovisnog pražnjenja u brojaču, i trenutka ponovnog uspostavljanja radnog napona t 3 naziva se vrijeme oporavka. Da bi uređaj za snimanje mogao izbrojati puls, potrebno je da njegova amplituda prelazi određenu vrijednost U p . Vremenski interval između trenutka nastanka samostalnog pražnjenja t 0 i trenutka formiranja amplitude U p impulsa t 2 naziva se vrijeme razlučivanja τ p Geiger-Mullerovog brojača. Vrijeme razlučivanja τ p nešto je duže od mrtvog vremena.

Ako svake sekunde veliki broj čestica (nekoliko tisuća ili više) uđe u brojač, tada će vrijeme rezolucije τ p biti usporedivo po vrijednosti s prosječnim vremenskim intervalom između impulsa, tako da se značajan broj impulsa ne broji. Neka je m promatrana brzina brojanja brojača. Tada je udio vremena tijekom kojeg je jedinica za brojanje neosjetljiva jednak m τ . Posljedično, broj izgubljenih impulsa po jedinici vremena jednak je nm τ p, gdje je n brzina brojanja koja bi se primijetila da je vrijeme razlučivanja zanemarive vrijednosti. Zato

Korekcija brzine brojanja koja je dana ovom jednadžbom naziva se korekcija mrtvog vremena taloženja.

Halogena samogasiva mjerača karakteriziraju najniži napon napajanja, odlični parametri izlaznog signala i dovoljno velika brzina, pokazali su se posebno prikladnima za korištenje kao senzori ionizirajućeg zračenja u uređajima za nadzor zračenja u kućanstvima.

Svaka čestica detektirana brojačem uzrokuje pojavu kratkog impulsa u njegovom izlaznom krugu. Broj impulsa koji se javljaju u jedinici vremena - brzina brojanja Geigerovog brojača - ovisi o razini ionizirajućeg zračenja i naponu na njegovim elektrodama. Tipični dijagram brzine brojanja u odnosu na napon napajanja V prikazan je na slici. 23. Ovdje V zazh - napon početka računa; V 1 i V 2 su donja i gornja granica radnog područja, tzv. plato, na kojem je brzina brojanja gotovo neovisna o protunaponskom naponu. Radni napon V slave obično se bira u sredini ovog odjeljka. Odgovara N p - brzini brojanja u ovom načinu rada.

Riža. 23. Ovisnost brzine brojanja o naponu napajanja u Geigerovom brojaču (Karakteristika brojanja)

Ovisnost brzine brojanja o razini izloženosti zračenju brojača njegova je najvažnija karakteristika. Graf ove ovisnosti je gotovo linearan i stoga se osjetljivost brojača na zračenje često izražava u impulsima/μR (impulsi po mikrorentgenu; ova dimenzija proizlazi iz omjera brzine brojanja - impulsa / s - prema razini zračenja - μR / s). NA

u slučajevima kada nije indicirano (nije rijetko, nažalost), za procjenu osjetljivosti na zračenje

Brojač se obračunava svojim drugim vrlo važnim parametrom - vlastitom pozadinom. Ovo je naziv brzine brojanja čiji su uzrok dvije komponente: vanjska - prirodno pozadinsko zračenje i unutarnja - zračenje radionuklida zarobljenih u samom dizajnu brojača, kao i spontana emisija elektrona njegove katode. ("pozadina" u dozimetriji ima gotovo isto značenje kao "šum" u radioelektronici; u oba slučaja govorimo o fundamentalno neizbježnim učincima na opremu.)

Druga važna karakteristika Geigerovog brojača je ovisnost njegove osjetljivosti na zračenje o energiji ("tvrdoći") ionizirajućih čestica. U stručnom žargonu, graf ove ovisnosti naziva se "hod s krutošću". Koliko je ova ovisnost važna, pokazuje grafikon na slici. "Putovanje s krutošću" očito će utjecati na točnost obavljenih mjerenja.

U svojoj srži, Geigerov brojač je vrlo jednostavan. Plinska smjesa koja se uglavnom sastoji od neona i argona koji se lako ioniziraju uvedena je u dobro evakuiranu zatvorenu posudu s dvije elektrode. Cilindar može biti stakleni, metalni itd. Obično mjerači percipiraju zračenje cijelom svojom površinom, ali postoje i oni koji za to imaju poseban "prozor" u cilindru.

Geigerovi brojači mogu odgovoriti na razne vrste ionizirajućeg zračenja - α, β, γ, ultraljubičasto, x-zrake, neutrone. Ali stvarna spektralna osjetljivost brojača u velikoj mjeri ovisi o njegovom dizajnu. Dakle, ulazni prozor brojača osjetljivog na α- i meko β-zračenje mora biti vrlo tanak; za to se obično koristi tinjac debljine 3 ... 10 mikrona. Balon brojača, koji reagira na tvrdo β - i γ -zračenje, obično ima oblik cilindra s debljinom stijenke 0,05 .... 0,06 mm (ujedno služi i kao katoda brojača). Prozor rendgenskog brojača izrađen je od berilija, a ultraljubičasti brojač od kvarcnog stakla.

Riža. Slika 24. Ovisnost brzine brojanja o energiji gama kvanta ("kretanje s krutošću") u Geigerovom brojaču

Bor se uvodi u brojač neutrona, nakon interakcije s kojim se tok neutrona pretvara u lako detektabilne α-čestice. Fotonsko zračenje - ultraljubičasto, x-zrake, γ - zračenje - Geigerovi brojači percipiraju posredno - preko fotoelektričnog efekta, Compton efekta, efekta proizvodnje para; u svakom slučaju, zračenje u interakciji s materijalom katode pretvara se u struju elektrona.

Riža. 25. Radiometrijska instalacija temeljena na Geiger-Mullerovom brojaču.

Činjenica da je Geigerov brojač lavinski uređaj također ima svoje nedostatke - ne može se suditi o uzroku njegovog pobuđivanja prema reakciji takvog uređaja. Izlazni impulsi koje generira Geigerov brojač pod djelovanjem α-čestica, elektrona, γ-kvanta (u brojaču koji reagira na sve te vrste zračenja) ni po čemu se ne razlikuju. se

čestica, njihove energije potpuno nestaju u dvostrukim lavinama koje generiraju.

Kvaliteta Geiger-Mullerovog brojača obično se ocjenjuje prema obliku njegove karakteristike brojanja. Za "dobre" brojače, duljina dijela za brojanje je 100-300 V s nagibom platoa ne većim od 3 - 5% na 100 V. Radni napon brojača V slave obično se odabire u sredini njegovog brojanja područje.

Budući da brzina brojanja čestica na platou varira proporcionalno intenzitetu zračenja nuklearnim česticama, Geiger-Mullerovi brojači se uspješno koriste za relativna mjerenja aktivnosti radioaktivnih izvora. Apsolutna mjerenja su teška zbog uzimanja u obzir velikog broja dodatnih korekcija. Pri radu s izvorima niskog intenziteta treba voditi računa o pozadini brojača zbog kozmičkog zračenja, radioaktivnosti okoliša i radioaktivnoj kontaminaciji materijala brojača. U početku su se kao plinovi za punjenje brojača najčešće koristili plemeniti plinovi, posebice argon i neon. Većina mjerača ima tlak u rasponu od 7 do 20 cm Hg, iako ponekad rade na visokim tlakovima, do 1 atm. U brojačima ovog tipa potrebno je koristiti posebne elektroničke sklopove za gašenje plinskog pražnjenja koje je nastalo kada ionizirajuće zračenje uđe u brojač. Stoga se takvi brojači nazivaju Geiger-Mullerovi brojači nesamogasivog tipa. Imaju jako lošu rezoluciju. Korištenje krugova za prisilno gašenje pražnjenja, poboljšanje

rezolucija značajno komplicira eksperimentalni postav, osobito ako se istovremeno koristi veliki broj brojača.

Tipični stakleni Geiger-Mullerov brojač prikazan je na sl. 25.

Riža. 25. Stakleni Geiger-Mullerov brojač: 1 -

geometrijski zatvorena staklena cijev; 2 – katoda (tanak sloj bakra na cijevi od nehrđajućeg čelika); 3 - izlaz katode; 4 - anoda (tanka rastegnuta nit).

U tablici. 1 pruža informacije o samogasećim halogenim Geigerovim brojačima

Ruske proizvodnje, najprikladniji za uređaje za praćenje zračenja u kućanstvu.

Oznake: 1 - radni napon, V; 2 - plato - područje niske ovisnosti brzine brojanja o naponu napajanja, V; 3 - vlastita pozadina brojača, imp/s, ne više; 4 - osjetljivost brojača na zračenje, puls / μR (* - za kobalt-60); 5 - amplituda izlaznog impulsa, V, ne manje; 6 - dimenzije, mm - promjer x duljina (duljina x širina x

visina); 7.1 - teško β - i γ - zračenje; 7.2 - isto i meko β - zračenje; 7.3 - isto i α - zračenje; 7.4 - γ - zračenje.

Sl.26. Satovi s ugrađenim Geiger-Muller brojačem.

Geiger-Mullerov brojač, tip STS-6, broji β i γ čestice i spada u samogasive brojače. To je cilindar od nehrđajućeg čelika s debljinom stjenke od 50 mg/(cm2) s ojačanjima za čvrstoću. Pult je ispunjen mješavinom neonskih i bromovih para. Brom gasi iscjedak.

Izvedbe brojača su vrlo raznolike i ovise o vrsti zračenja i njegovoj energiji, kao io tehnici mjerenja).

Radiometrijska postavka temeljena na Geiger-Mullerovom brojaču prikazana je na slici. 27. Napon se dovodi do brojila iz izvora visokog napona. Impulsi iz brojača dovode se u blok pojačala, gdje se pojačavaju, a zatim registrira uređaj za brojanje.

Za registraciju svih vrsta zračenja koriste se Geiger-Mullerovi brojači. Mogu se koristiti i za apsolutna i za relativna mjerenja radioaktivnih emisija.

Riža. 27. Dizajn Geiger-Muller brojača: a - cilindrični; b

– unutarnje punjenje; g - teče za tekućine. 1 – anoda (sabirna elektroda); 2 - katoda; 3 - staklena boca; 4 - izvodi elektrode; 5 - staklena cijev; 6 - izolator; 7 - prozor od tinjca; 8 - ulazni ventil za plin.

Godine 1908. njemački fizičar Hans Geiger radio je u kemijskim laboratorijima u vlasništvu Ernsta Rutherforda. Na istom su mjestu zamoljeni da testiraju brojač nabijenih čestica, koji je bio ionizirana komora. Komora je bila elektrokondenzator, koji je bio ispunjen plinom pod visokim pritiskom. Čak je i Pierre Curie koristio ovaj uređaj u praksi, proučavajući elektricitet u plinovima. Geigerova ideja - detektirati zračenje iona - bila je povezana s njihovim utjecajem na razinu ionizacije hlapljivih plinova.

Godine 1928. njemački znanstvenik Walter Müller, radeći s Geigerom i pod vodstvom Geigera, stvorio je nekoliko brojača koji su registrirali ionizirajuće čestice. Uređaji su bili potrebni za daljnja istraživanja zračenja. Fizika, kao znanost o eksperimentima, ne bi mogla postojati bez mjernih struktura. Otkriveno je samo nekoliko zračenja: γ, β, α. Geigerov zadatak bio je mjerenje svih vrsta zračenja osjetljivim instrumentima.

Geiger-Mullerov brojač je jednostavan i jeftin radioaktivni senzor. To nije precizan instrument koji hvata pojedinačne čestice. Tehnikom se mjeri ukupna zasićenost ionizirajućeg zračenja. Fizičari ga koriste s drugim senzorima za postizanje točnih izračuna pri provođenju eksperimenata.

Moglo bi se prijeći odmah na opis detektora, ali njegov rad će vam se učiniti neshvatljivim ako malo znate o ionizirajućem zračenju. Tijekom zračenja dolazi do endotermnog učinka na tvar. Tome pridonosi energija. U takvo zračenje ne spadaju npr. ultraljubičasti ili radio valovi, ali spadaju tvrde ultraljubičaste svjetlosti. Ovdje je definirana granica utjecaja. Vrsta se naziva foton, a sami fotoni su γ-kvanti.

Ernst Rutherford podijelio je procese emisije energije u 3 tipa pomoću instalacije magnetskog polja:

γ - foton;
α je jezgra atoma helija;
β je elektron visoke energije.

Od α čestica se možete zaštititi listom papira. β prodrijeti dublje. Sposobnost γ prodora je najveća. Neutroni, za koje su znanstvenici saznali kasnije, opasne su čestice. Djeluju na udaljenosti od nekoliko desetaka metara. Imajući električnu neutralnost, ne reagiraju s molekulama različitih tvari.

Međutim, neutroni lako padaju u središte atoma, izazivaju njegovo uništenje, zbog čega nastaju radioaktivni izotopi. Raspadajući se izotopi stvaraju ionizirajuće zračenje. Iz osobe, životinje, biljke ili anorganskog objekta koji je primio zračenje, zračenje izlazi nekoliko dana.

Uređaj se sastoji od metalne ili staklene cijevi u koju se upumpava plemeniti plin (mješavina argona i neona ili čiste tvari). U cijevi nema zraka. Plin se dodaje pod pritiskom i miješa se s alkoholom i halogenom. Kroz cijev je razvučena žica. Paralelno s njim je željezni cilindar.

Žica se naziva anoda, a cijev katoda. Zajedno su elektrode. Na elektrode se dovodi visoki napon, što samo po sebi ne uzrokuje pojavu pražnjenja. Indikator će ostati u ovom stanju sve dok se u njegovom plinovitom mediju ne pojavi centar ionizacije. Minus je spojen na cijev iz izvora napajanja, a plus je spojen na žicu, usmjerenu kroz otpor visoke razine. Govorimo o stalnoj opskrbi od desetaka stotina volti.

Kada čestica uđe u cijev, atomi plemenitog plina sudaraju se s njom. Pri kontaktu se oslobađa energija koja odvaja elektrone od atoma plina. Zatim se formiraju sekundarni elektroni, koji se također sudaraju, generirajući masu novih iona i elektrona. Električno polje utječe na brzinu kretanja elektrona prema anodi. Tijekom ovog procesa stvara se električna struja.

U sudaru se gubi energija čestica, prestaje zaliha atoma ioniziranog plina. Kada nabijene čestice uđu u Geigerov brojač s izbojem u plinu, otpor cijevi opada, što odmah snižava napon središnje točke dijeljenja. Tada se otpor ponovno povećava - to podrazumijeva ponovno uspostavljanje napona. Impuls postaje negativan. Uređaj pokazuje pulseve, a mi ih možemo prebrojati, a ujedno procijeniti i broj čestica.

Po dizajnu, Geigerovi brojači dolaze u 2 vrste: ravni i klasični.

Izrađen od tankog valovitog metala. Zbog valovitosti, cijev dobiva krutost i otpornost na vanjske utjecaje, što sprječava njezinu deformaciju. Krajevi cijevi opremljeni su staklenim ili plastičnim izolatorima, u kojima se nalaze kapice za izlaz na uređaje.

Površina cijevi je lakirana (osim izvoda). Klasični brojač se smatra univerzalnim mjernim detektorom za sve poznate vrste zračenja. Posebno za γ i β.

Osjetljivi mjerači za fiksiranje mekog beta zračenja imaju drugačiji dizajn. Zbog malog broja beta čestica njihovo tijelo ima plosnati oblik. Ima prozor od tinjca, koji malo zadržava β. Senzor BETA-2 naziv je jednog od tih uređaja. Svojstva ostalih ravnih mjerača ovise o materijalu.

Da biste izračunali osjetljivost brojača, procijenite omjer broja mikrorendgena iz uzorka i broja signala ovog zračenja. Uređaj ne mjeri energiju čestice, stoga ne daje apsolutno točnu procjenu. Uređaji se kalibriraju pomoću uzoraka izvora izotopa.

Također morate pogledati sljedeće parametre:

Karakteristika područja indikatora kroz koje prolaze mikročestice ovisi o njihovoj veličini. Što je šire područje, više će čestica biti uhvaćeno.

Napon bi trebao odgovarati prosječnim karakteristikama. Sama radna karakteristika je ravni dio ovisnosti broja fiksnih impulsa o naponu. Njegovo drugo ime je plato. U ovoj točki rad uređaja doseže vršnu aktivnost i naziva se gornja granica mjerenja. Vrijednost - 400 volti.

Radna širina - razlika između izlaznog napona na ravninu i napona pražnjenja iskre. Vrijednost je 100 volti.

Vrijednost se mjeri kao postotak broja impulsa po 1 voltu. Prikazuje pogrešku mjerenja (statističku) u brojanju pulsa. Vrijednost je 0,15%.

Temperatura je važna jer se mjerač često mora koristiti u teškim uvjetima. Na primjer, u reaktorima. Brojači opće uporabe: od -50 do +70 Celzijusa.

Resurs je karakteriziran ukupnim brojem svih impulsa snimljenih do trenutka kada očitanja instrumenta postanu netočna. Ako uređaj ima organske tvari za samogašenje, broj impulsa bit će milijardu. Resurs je prikladno izračunati samo u stanju radnog napona. Kada se uređaj pohrani, protok se zaustavlja.

To je vrijeme koje je potrebno da uređaj provede elektricitet nakon reakcije na ionizirajuću česticu. Postoji gornja granica frekvencije pulsa koja ograničava interval mjerenja. Vrijednost je 10 mikrosekundi.

Zbog vremena oporavka (koji se naziva i mrtvo vrijeme), uređaj može otkazati u odlučujućem trenutku. Kako bi spriječili prekoračenje, proizvođači postavljaju olovne štitove.

Pozadina se mjeri u olovnoj komori debelih stijenki. Uobičajena vrijednost nije veća od 2 pulsa u minuti.

U industrijskim razmjerima proizvode se mnoge modifikacije Geiger-Muller brojača. Njihova proizvodnja započela je tijekom sovjetske ere i nastavlja se sada, ali već u Ruskoj Federaciji.

Uređaj se koristi:

u objektima nuklearne industrije;
u znanstvenim institutima;
u medicini;
kod kuće.

Nakon nesreće u černobilskoj nuklearnoj elektrani dozimetre kupuju i obični građani. Svi instrumenti imaju Geigerov brojač. Takvi dozimetri opremljeni su jednom ili dvije cijevi.

Teško je sami napraviti brojač. Potreban vam je senzor zračenja, a ne može ga svatko kupiti. Sam krug brojača odavno je poznat - u udžbenicima fizike, primjerice, također je tiskan. Međutim, samo će pravi "ljevak" moći reproducirati uređaj kod kuće.

Talentirani samouki majstori naučili su kako napraviti zamjenski brojač, koji također može mjeriti gama i beta zračenje pomoću fluorescentne i žarulje sa žarnom niti. Također koriste transformatore iz pokvarene opreme, Geigerovu cijev, mjerač vremena, kondenzator, razne ploče, otpornike.

n – m = nmτ p

Kod dijagnosticiranja zračenja potrebno je uzeti u obzir vlastitu pozadinu mjerača. Čak i uz pristojnu debljinu olovnog štita, stopa registracije se ne poništava. Ovaj fenomen ima objašnjenje: razlog aktivnosti je kozmičko zračenje koje prodire kroz debljinu olova. Svake minute Zemljinom površinom jure mioni, koje brojač registrira s vjerojatnošću od 100%.

Postoji još jedan izvor pozadine - zračenje koje akumulira sam uređaj. Stoga je u odnosu na Geigerov brojač primjereno govoriti i o trošenju. Što je više zračenja uređaj nakupio, to je manja pouzdanost njegovih podataka.