Kaip veikia Geigerio skaitiklis. Geigerio skaitiklis yra tik pirmasis Geigerio skaitiklis

Geigerio skaitiklių veikimo principas

Geigerio skaitiklių galimybės, jautrumas, aptikta spinduliuotė

Alfa, beta ir gama spinduliuotės matavimas

Asmeninis dozimetras su Geigerio skaitikliu

Naminiai dozimetrai, kam jie reikalingi?

Šiek tiek apie jonizuojančiąją spinduliuotę

Geigerio skaitiklio įtaisas ir veikimo principas

Geigerio skaitiklių tipai

Geigerio skaitiklio parametrai ir veikimo režimai

Kas ir kur naudoja radiacijos dozimetrus?

Ar galima savo rankomis pasidaryti Geigerio skaitiklį?

Išvada

Spinduliuotės matavimas Geigerio skaitikliu, dozimetro grandine

Dujų išlydžio Geigerio skaitiklio palyginimas su puslaidininkiniu spinduliavimo jutikliu

Panašūs dokumentai

Klasikinis

Butas

Darbo zona, įėjimo langų zona

Darbinė įtampa

Darbinis plotis

Nuolydis

Temperatūra

Darbo šaltinis

Atsigavimo laikas

Ar skaitiklis turi foną

Geigerio skaitiklis yra pagrindinis spinduliuotės matavimo jutiklis. Jis registruoja gama, alfa, beta spinduliuotę ir rentgeno spindulius. Jis turi didžiausią jautrumą, palyginti su kitais radiacijos registravimo būdais, pavyzdžiui, jonizacijos kameromis. Tai yra pagrindinė jo paplitimo priežastis. Kiti jutikliai spinduliuotei matuoti naudojami labai retai. Beveik visi dozimetriniai valdymo prietaisai yra pagrįsti Geigerio skaitikliais. Jie gaminami masiškai, yra įvairaus lygio prietaisų: nuo karinių priėmimo dozimetrų iki kiniškų plataus vartojimo prekių. Dabar nėra problemų įsigyti kokį nors prietaisą spinduliuotei matuoti.

Dar visai neseniai dozimetriniai prietaisai nebuvo platinami visur. Taigi iki 1986-ųjų, per Černobylio avariją, paaiškėjo, kad gyventojai tiesiog neturėjo jokių dozimetrinių žvalgybos prietaisų, o tai, beje, dar labiau apsunkino nelaimės pasekmes. Tuo pačiu metu, nepaisant radijo mėgėjų ir techninės kūrybos ratų plitimo, Geigerio skaitikliai nebuvo parduodami parduotuvėse, todėl naminių dozimetrų gamyba buvo neįmanoma.

Tai itin paprastu veikimo principu pasižymintis elektrovakuuminis įrenginys. Radiacijos jutiklis yra metalinė arba stiklinė kamera su metalizacija, užpildyta retintomis inertinėmis dujomis. Kameros centre dedamas elektrodas. Kameros išorinės sienos yra prijungtos prie aukštos įtampos šaltinio (dažniausiai 400 voltų). Vidinis elektrodas - prie jautraus stiprintuvo. Jonizuojanti spinduliuotė (radiacija) yra dalelių srautas. Jie tiesiogine prasme perneša elektronus iš aukštos įtampos katodo į anodo siūlus. Ant jo tiesiog indukuojama įtampa, kurią jau galima išmatuoti prijungus prie stiprintuvo.

Didelis Geigerio skaitiklio jautrumas yra dėl lavinos efekto. Energija, kurią stiprintuvas registruoja išėjime, nėra jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinio energija. Tai yra paties dozimetro aukštos įtampos maitinimo šaltinio energija. Prasiskverbianti dalelė neša tik elektroną (energijos krūvį, kuris virsta skaitiklio užregistruota srove). Įkišamas tarp elektrodų dujų mišinys, susidedantis iš inertinių dujų: argono, neono. Jis skirtas aukštos įtampos iškrovoms gesinti. Jei atsiranda toks iškrovimas, tai bus klaidingai teigiamas skaitiklis. Tolesnė matavimo grandinė ignoruoja tokius šuolius. Be to, nuo jų turi būti apsaugotas ir aukštos įtampos maitinimo šaltinis.

Geigerio skaitiklio maitinimo grandinė suteikia kelių mikroamperų išėjimo srovę, kai išėjimo įtampa yra 400 voltų. Tiksli maitinimo įtampos vertė nustatoma kiekvienai skaitiklio markei pagal jo techninę specifikaciją.

Naudodami Geigerio skaitiklį galite užsiregistruoti didelis tikslumas išmatuoti gama ir beta spinduliuotę. Deja, tiesiogiai atpažinti spinduliuotės tipo neįmanoma. Tai daroma netiesiogiai, tarp jutiklio ir tiriamo objekto ar srities pastatant barjerus. Gama spinduliai yra labai pralaidūs ir jų fonas nesikeičia. Jei dozimetras aptiks beta spinduliuotę, tai atskyrimo barjero įrengimas net iš plono metalo lakšto beveik visiškai užblokuos beta dalelių srautą.

Anksčiau plačiai paplitę individualių dozimetrų DP-22, DP-24 rinkiniai nenaudojo Geigerio skaitiklių. Vietoj to ten buvo naudojamas jonizacijos kameros jutiklis, todėl jautrumas buvo labai mažas. Šiuolaikiniai dozimetriniai prietaisai, pagrįsti Geigerio skaitikliais, yra tūkstančius kartų jautresni. Jais galima užfiksuoti natūralius saulės spinduliuotės fono pokyčius.

Ypatingas Geigerio skaitiklio bruožas yra jo jautrumas, dešimtis ir šimtus kartų didesnis nei reikalingas lygis. Jei visiškai apsaugotoje švino kameroje įjungtas skaitiklis, jis parodys didžiulį natūralų radiacijos foną. Šios indikacijos nėra paties skaitiklio konstrukcijos defektas, kuris buvo patikrintas daugybe laboratorinių tyrimų. Tokie duomenys yra natūralaus kosminio spinduliavimo fono pasekmė. Eksperimentas tik parodo, koks jautrus yra Geigerio skaitiklis.

Specialiai šio parametro matavimui techninėse specifikacijose nurodoma reikšmė "impulsų skaitiklio jautrumas μr" (impulsai per mikrosekundę). Kuo daugiau šių impulsų – tuo didesnis jautrumas.

Dozimetro grandinę galima suskirstyti į du funkcinius modulius: aukštos įtampos maitinimo šaltinį ir matavimo grandinę. Aukštos įtampos maitinimo šaltinis – analoginė grandinė. Skaitmeninių dozimetrų matavimo modulis visada yra skaitmeninis. Tai impulsų skaitiklis, kuris prietaiso skalėje rodo atitinkamą vertę skaičių pavidalu. Norint išmatuoti spinduliuotės dozę, reikia skaičiuoti impulsus per minutę, 10, 15 sekundžių ar kitas reikšmes. Mikrovaldiklis paverčia impulsų skaičių į konkrečią dozimetro skalės vertę standartiniais spinduliuotės vienetais. Štai dažniausiai pasitaikantys:

rentgeno spinduliai (dažniausiai naudojamas mikrorentgenas);
Sivertas (mikrosivertas - mSv);
Pilka, laiminga
srauto tankis mikrovatais/m2.

Sivertas yra dažniausiai naudojamas radiacijos matavimo vienetas. Visos normos su ja koreliuojamos, papildomų perskaičiavimų nereikia. Rem – radiacijos poveikio biologiniams objektams nustatymo vienetas.

Geigerio skaitiklis yra dujų išleidimo įtaisas ir moderni tendencija mikroelektronika – jų atsikratymas visur. Sukurta dešimtys puslaidininkinių spinduliuotės jutiklių. Jų registruojamas radiacinio fono lygis yra daug didesnis nei Geigerio skaitiklių. Puslaidininkinio jutiklio jautrumas prastesnis, tačiau jis turi dar vieną privalumą – efektyvumą. Puslaidininkiams nereikia aukštos įtampos galios. Jie puikiai tinka nešiojamiems dozimetrams, maitinamiems baterijomis. Kitas privalumas – alfa dalelių registracija. Skaitiklio dujų tūris yra daug didesnis nei puslaidininkinio jutiklio, tačiau jo matmenys vis tiek priimtini net nešiojamai įrangai.

Lengviausia išmatuoti gama spinduliuotę. Tai elektromagnetinė spinduliuotė, kuri yra fotonų srautas (šviesa taip pat yra fotonų srautas). Skirtingai nuo šviesos, ji turi daug didesnį dažnį ir labai trumpą bangos ilgį. Tai leidžia jam prasiskverbti per atomus. Civilinėje gynyboje gama spinduliuotė yra prasiskverbianti spinduliuotė. Jis prasiskverbia pro namų sienas, automobilius, įvairios struktūros ir vėluoja tik kelių metrų žemės ar betono sluoksnis. Gama kvantų registracija atliekama kalibruojant dozimetrą pagal natūralią saulės gama spinduliuotę. Radiacijos šaltiniai nebūtini. Visai kas kita su beta ir alfa spinduliuote.

Jei jonizuojančiąją spinduliuotę α (alfa spinduliuotę) sklinda išoriniai objektai, ji yra beveik saugi ir yra helio atomų branduolių srautas. Šių dalelių diapazonas ir pralaidumas yra nedideli – keli mikrometrai (maksimaliai milimetrai) – priklausomai nuo terpės pralaidumo. Dėl šios savybės Geigerio skaitiklis jo beveik neregistruoja. Tuo pačiu metu svarbu registruoti alfa spinduliuotę, nes šios dalelės yra ypač pavojingos, kai prasiskverbia į kūną su oru, maistu ir vandeniu. Geigerio skaitikliai naudojami ribotai. Dažniau naudojami specialūs puslaidininkiniai jutikliai.

Beta spinduliuotę puikiai registruoja Geigerio skaitiklis, nes beta dalelė yra elektronas. Jis atmosferoje gali nukeliauti šimtus metrų, tačiau jį gerai sugeria metaliniai paviršiai. Šiuo atžvilgiu Geigerio skaitiklis turi turėti žėručio langą. Metalinė kamera pagaminta su nedideliu sienelės storiu. Vidinių dujų sudėtis parenkama taip, kad būtų užtikrintas nedidelis slėgio kritimas. Beta spinduliuotės detektorius dedamas ant nuotolinio zondo. Kasdieniame gyvenime tokie dozimetrai nėra labai paplitę. Dažniausiai tai kariniai produktai.

Šios klasės prietaisai pasižymi dideliu jautrumu, priešingai nei senesni modeliai su jonizacijos kameromis. Patikimus modelius siūlo daugelis vietinių gamintojų: Terra, MKS-05, DKR, Radex, RKS. Tai visi atskiri įrenginiai, kurių duomenys išvedami į ekraną standartiniais matavimo vienetais. Yra sukauptos spinduliuotės dozės ir momentinio fono lygio rodymo režimas.

Daug žadanti kryptis – buitinis dozimetras-prijungimas prie išmaniojo telefono. Tokius įrenginius gamina užsienio gamintojai. Jie turi turtingas technines galimybes, yra funkcija saugoti rodmenis, skaičiuoti, perskaičiuoti ir sumuoti spinduliuotę dienomis, savaitėmis, mėnesiais. Kol kas dėl mažų gamybos apimčių šių įrenginių savikaina yra gana didelė.

Geigerio skaitiklis yra specifinis dozimetro elementas, visiškai nepasiekiamas savarankiškai gaminti. Be to, jis randamas tik dozimetrais arba parduodamas atskirai radijo parduotuvėse. Jei yra šis jutiklis, visus kitus dozimetro komponentus galima surinkti nepriklausomai nuo įvairios plataus vartojimo elektronikos dalių: televizorių, pagrindinių plokščių ir kt. Dabar radijo mėgėjų svetainėse ir forumuose siūloma apie tuziną dizainų. Verta juos rinkti, nes tai yra labiausiai išplėtotos parinktys, turinčios išsamius nustatymo ir derinimo vadovus.

Geigerio skaitiklio perjungimo grandinė visada reiškia, kad yra aukštos įtampos šaltinis. Tipinė skaitiklio darbinė įtampa yra 400 voltų. Jis gaunamas pagal blokavimo generatoriaus grandinę, ir tai yra sudėtingiausias dozimetro grandinės elementas. Skaitiklio išvestį galima prijungti prie žemo dažnio stiprintuvo ir skaičiuoti paspaudimus garsiakalbyje. Toks dozimetras yra sumontuotas neatidėliotinų atvejų kai gamybai laiko praktiškai nėra. Teoriškai Geigerio skaitiklio išvestis gali būti prijungta prie buitinės įrangos, pavyzdžiui, kompiuterio, garso įvesties.

Naminiai dozimetrai, tinkami tiksliems matavimams, yra sumontuoti ant mikrovaldiklių. Programavimo įgūdžiai čia nereikalingi, nes programa įrašyta jau paruošta nemokama prieiga. Sunkumai čia būdingi namų elektronikos gamybai: gauti spausdintinę plokštę, lituoti radijo komponentus, pagaminti korpusą. Visa tai išsprendžiama nedidelėje dirbtuvėje. Naminiai dozimetrai iš Geigerio skaitiklių gaminami šiais atvejais:

nėra galimybės įsigyti paruošto dozimetro;
jums reikia įrenginio su specialiomis savybėmis;
būtina ištirti dozimetro konstravimo ir reguliavimo procesą.

Naminis dozimetras kalibruojamas natūraliu fonu naudojant kitą dozimetrą. Tai užbaigia statybos procesą.

Jei turite klausimų - palikite juos komentaruose po straipsniu. Mes arba mūsų lankytojai mielai į juos atsakys.

Įvadas

1. Skaitiklių paskyrimas

2. Skaitiklio įtaisas ir veikimo principas

3. Pagrindiniai fizikiniai dėsniai

3.1 Atkūrimas po dalelių registracijos

3.2 Dozimetrinė charakteristika

3.3 Jutiklio atsakas

Išvada

Bibliografija

Įvadas

Geigerio-Muller skaitikliai yra labiausiai paplitę jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriai (jutikliai). Iki šiol jie buvo išrasti pačioje mūsų amžiaus pradžioje besiformuojančių žmonių poreikiams branduolinė fizika, ne, kaip bebūtų keista, bet koks visavertis pakaitalas. Iš esmės Geigerio skaitiklis yra labai paprastas. Dujų mišinys, daugiausia sudarytas iš lengvai jonizuojamo neono ir argono, buvo patalpintas į gerai ištušuotą sandarų indą su dviem elektrodais. Cilindras gali būti stiklas, metalas ir pan. Paprastai skaitikliai spinduliavimą suvokia visu paviršiumi, tačiau yra ir tokių, kurių cilindre tam yra specialus „langas“.

Ant elektrodų įvedama aukšta įtampa U (žr. pav.), kuri pati savaime nesukelia jokių iškrovos reiškinių. Skaitiklis išliks tokioje būsenoje, kol jo dujinėje terpėje atsiras jonizacijos centras – jonų ir elektronų pėdsakas, kurį sukuria iš išorės atėjusi jonizuojanti dalelė. Pirminiai elektronai, įsibėgėdami elektriniame lauke, „pakeliui“ jonizuoja kitas dujinės terpės molekules, generuodami vis daugiau naujų elektronų ir jonų. Vystantis kaip lavina, šis procesas baigiasi elektronų jonų debesies susidarymu tarpelektrodų erdvėje, o tai smarkiai padidina jo laidumą. Skaitiklio dujų aplinkoje atsiranda iškrova, kuri matoma (jei talpa permatoma) net ir paprasta akimi.

Atvirkštinis procesas – dujų terpės grąžinimas į pradinę būseną vadinamuosiuose halogeno skaitikliuose – vyksta savaime. Halogenai (dažniausiai chloras arba bromas), kurių nedidelis kiekis yra dujinėje terpėje, pradeda veikti, o tai prisideda prie intensyvios krūvių rekombinacijos. Tačiau šis procesas yra daug lėtesnis. Laikas, kurio reikia norint atkurti Geigerio skaitiklio jautrumą spinduliuotei ir iš tikrųjų lemia jo greitį – „negyvas“ laikas – yra svarbi jo paso charakteristika. Tokie skaitikliai vadinami halogeniniais savaime gesinančiais skaitikliais. Pasižymėdami mažiausia maitinimo įtampa, puikiais išėjimo signalo parametrais ir pakankamai dideliu greičiu, jie pasirodė esą ypač tinkami naudoti kaip jonizuojančiosios spinduliuotės jutikliai buitiniuose radiacijos stebėjimo įrenginiuose.

Geigerio skaitikliai gali reaguoti į daugiausiai skirtingi tipai jonizuojanti spinduliuotė - a, b, g, ultravioletiniai, rentgeno, neutronai. Tačiau tikrasis skaitiklio spektrinis jautrumas labai priklauso nuo jo konstrukcijos. Taigi a- ir minkštajai b spinduliuotei jautraus skaitiklio įvesties langas turi būti labai plonas; tam dažniausiai naudojamas 3 ... 10 mikronų storio žėrutis. Skaitiklio balionas, reaguojantis į kietą b ir g spinduliuotę, dažniausiai yra cilindro formos, kurio sienelės storis 0,05 ... 0,06 mm (taip pat tarnauja kaip skaitiklio katodas). Rentgeno spindulių skaitiklio langelis pagamintas iš berilio, o ultravioletinių spindulių skaitiklis – iš kvarcinio stiklo.

Geigerio Muller dozimetrinis spinduliuotės skaitiklis

1. Skaitiklių paskyrimas

Geigerio-Muller skaitiklis yra dviejų elektrodų prietaisas, skirtas nustatyti jonizuojančiosios spinduliuotės intensyvumą arba, kitaip tariant, skaičiuoti jonizuojančias daleles, atsirandančias branduolinių reakcijų metu: helio jonus (- daleles), elektronus (- daleles), rentgeno spindulius. kvantai (- dalelės) ir neutronai. Dalelės sklinda labai dideliu greičiu [iki 2 . 10 7 m/s jonams (energija iki 10 MeV) ir apie šviesos greitį elektronams (energija 0,2 - 2 MeV)], dėl ko jie prasiskverbia į skaitiklio vidų. Skaitiklio vaidmuo yra sudaryti trumpą (milisekundės dalį) įtampos impulsą (vienetai - dešimtys voltų), kai dalelė patenka į įrenginio tūrį.

Palyginti su kitais jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriais (jutikliais) (jonizacijos kamera, proporcingas skaitiklis), Geigerio-Muller skaitiklis turi aukštą slenkstinį jautrumą - leidžia valdyti natūralų radioaktyvųjį žemės foną (1 dalelė cm 2 iš 10). – 100 sekundžių). Viršutinė matavimo riba yra palyginti žema - iki 10 4 dalelių cm 2 per sekundę arba iki 10 Sivertų per valandą (Sv / h). Skaitiklio ypatybė yra galimybė formuoti vienodus išėjimo įtampos impulsus, neatsižvelgiant į dalelių tipą, jų energiją ir dalelės jonizacijų skaičių jutiklio tūryje.

2. Skaitiklio įtaisas ir veikimo principas

Geigerio skaitiklio veikimas pagrįstas nesavaiminiu impulsiniu dujų išlydžiu tarp metalinių elektrodų, kurį inicijuoja vienas ar keli elektronai, atsirandantys dėl dujų jonizacijos -, - arba -dalelės. Skaitikliuose dažniausiai naudojami cilindriniai elektrodai, o vidinio cilindro (anodo) skersmuo yra daug mažesnis (2 ar daugiau eilių) nei išorinio (katodo), o tai yra esminė svarba. Būdingas anodo skersmuo yra 0,1 mm.

Dalelės patenka į skaitiklį per vakuuminį apvalkalą ir katodą „cilindrinės“ konstrukcijos versijoje (2 pav., a) arba per specialų plokščią ploną langą dizaino „galinėje“ versijoje (2 pav.). ,b). Pastarasis variantas naudojamas registruoti β daleles, kurios turi mažą prasiskverbimo gebą (pavyzdžiui, jas sulaiko popieriaus lapas), tačiau yra labai biologiškai pavojingos, jei dalelių šaltinis patenka į organizmą. Detektoriai su žėručio langeliais taip pat naudojami palyginti mažos energijos β dalelėms ("minkštai" beta spinduliuotei) skaičiuoti.

Ryžiai. 2. Cilindrinio ( a) ir pabaiga ( b) Geigerio skaitikliai. Pavadinimai: 1 - vakuuminis apvalkalas (stiklas); 2 - anodas; 3 - katodas; 4 - langas (žėrutis, celofanas)

Cilindrinėje skaitiklio versijoje, skirtoje didelės energijos dalelėms ar minkštiems rentgeno spinduliams aptikti, naudojamas plonasienis vakuuminis apvalkalas, o katodas pagamintas iš plonos folijos arba plonos metalinės plėvelės (vario, aliuminis), nusėdęs ant vidinio apvalkalo paviršiaus. Daugelyje konstrukcijų plonasienis metalinis katodas (su standikliais) yra vakuuminio apvalkalo elementas. Kietoji rentgeno spinduliuotė (-dalelės) turi didelę prasiskverbimo galią. Todėl jį fiksuoja detektoriai su pakankamai storomis vakuuminio apvalkalo sienelėmis ir masyviu katodu. Neutronų skaitikliuose katodas yra padengtas plonu kadmio arba boro sluoksniu, kuriame neutronų spinduliuotė per branduolines reakcijas paverčiama radioaktyvia spinduliuote.

Įrenginio tūris dažniausiai užpildomas argonu arba neonu su nedideliu (iki 1%) argono mišiniu, esant artimam atmosferiniam (10 -50 kPa) slėgiui. Norint pašalinti nepageidaujamus reiškinius po iškrovimo, į dujų užpildą įpilama bromo arba alkoholio garų priemaiša (iki 1%).

Geigerio skaitiklio gebėjimas aptikti daleles nepriklausomai nuo jų tipo ir energijos (sugeneruoti vieną įtampos impulsą, nepriklausomai nuo dalelės suformuotų elektronų skaičiaus) lemia tai, kad dėl labai mažo anodo skersmens beveik visa elektrodams teikiama įtampa yra sutelkta siaurame beveik anodo sluoksnyje. Už sluoksnio yra „dalelių gaudymo sritis“, kurioje jie jonizuoja dujų molekules. Dalelės nuo molekulių atplėšti elektronai greitinami link anodo, tačiau dėl mažo elektrinio lauko stiprumo dujos yra silpnai jonizuojamos. Jonizacija smarkiai padidėja elektronams patekus į didelio lauko stiprumo artimą anodinį sluoksnį, kur išsivysto elektronų lavinos (viena ar kelios) su labai dideliu elektronų dauginimosi laipsniu (iki 10 7). Tačiau susidariusi srovė dar nepasiekia vertės, atitinkančios jutiklio signalo generavimą.

Tolesnis srovės padidėjimas iki darbinės vertės atsiranda dėl to, kad kartu su jonizacija lavinose susidaro ultravioletiniai fotonai, kurių energija yra apie 15 eV, kurios pakanka priemaišų molekulėms dujų užpilde jonizuoti (pavyzdžiui, jonizacija). bromo molekulių potencialas yra 12,8 V). Elektronai, atsiradę dėl molekulių fotojonizacijos už sluoksnio ribų, paspartinami link anodo, tačiau lavinos čia nesivysto dėl mažo lauko stiprumo ir procesas mažai veikia iškrovos vystymąsi. Sluoksnyje situacija kitokia: susidarę fotoelektronai dėl didelio intensyvumo inicijuoja intensyvias lavinas, kuriose generuojasi nauji fotonai. Jų skaičius viršija pradinį ir procesas sluoksnyje pagal schemą „fotonai – elektronų lavinos – fotonai“ sparčiai (keliomis mikrosekundėmis) didėja (pereina į „trigerinį režimą“). Tokiu atveju išlydis iš pirmųjų dalelės inicijuotų lavinų vietos sklinda išilgai anodo („skersinis uždegimas“), smarkiai padidėja anodo srovė ir susidaro jutiklio signalo priekinis kraštas.

Signalo galinis kraštas (srovės sumažėjimas) atsiranda dėl dviejų priežasčių: anodo potencialo sumažėjimas dėl įtampos kritimo nuo srovės per rezistorių (priekiniame krašte potencialą palaiko tarpelektrodų talpa) ir elektrinio lauko stiprumo sumažėjimas sluoksnyje, veikiant jonų erdviniam krūviui elektronams pasitraukus į anodą (krūvis padidina taškų potencialą, dėl to sumažėja sluoksnio įtampos kritimas, ir padidės dalelių gaudymo plotas). Abi priežastys mažina lavinų vystymosi intensyvumą ir procesas pagal schemą „lavina – fotonai – lavinos“ nublanksta, o srovė per jutiklį mažėja. Pasibaigus srovės impulsui, anodo potencialas padidėja iki pradinio lygio (su tam tikru vėlavimu dėl tarpelektrodų talpos įkrovimo per anodo rezistorių), potencialo pasiskirstymas tarpe tarp elektrodų grįžta į pradinę formą. jonų patekimo į katodą rezultatas, o skaitiklis atkuria galimybę registruoti naujų dalelių atėjimą.

Gaminama dešimtys rūšių jonizuojančiosios spinduliuotės detektorių. Jų žymėjimui naudojamos kelios sistemos. Pavyzdžiui, STS-2, STS-4 – veidų savaiminio gesinimo skaitikliai arba MS-4 – skaitiklis su vario katodu (V – su volframu, G – su grafitu) arba SAT-7 – veido dalelių skaitiklis, SBM. -10 - skaitiklis - metalo dalelės, SNM-42 - metalo neutronų skaitiklis, CPM-1 - rentgeno spinduliuotės skaitiklis ir kt.

3. Pagrindiniai fizikiniai dėsniai

3.1 Atkūrimas po dalelių registracijos

Laikas, per kurį jonai palieka tarpą po dalelės registravimo, pasirodo, yra gana ilgas – kelios milisekundės, o tai riboja viršutinę spinduliuotės dozės galios matavimo ribą. Esant dideliam spinduliavimo intensyvumui, dalelės atkeliauja trumpesniu intervalu nei jonų pasitraukimo laikas, o jutiklis kai kurių dalelių neregistruoja. Procesą iliustruoja jutiklio anodo įtampos oscilograma atkuriant jo veikimą (3 pav.).

Ryžiai. 3. Geigerio skaitiklio anodo įtampos oscilogramos. U o- signalo amplitudė įprastu režimu (šimtai voltų). 1 - 5 - dalelių skaičiai

Pirmajai dalelei (1 pav. 3) patekus į jutiklio tūrį, prasideda impulsinis dujų išlydis, dėl kurio įtampa sumažėja U o(normali signalo amplitudė). Be to, įtampa didėja dėl lėto srovės per tarpą mažėjimo, kai jonai eina į katodą, ir dėl tarpelektrodų talpos įkrovimo iš įtampos šaltinio per ribojantį rezistorių. Jei po pirmosios atėjimo į jutiklį per trumpą laiko tarpą patenka kita dalelė (2 pav. 2), tai iškrovos procesai vystosi silpnai dėl žemos įtampos ir mažo lauko stiprumo anode, veikiant jonui. erdvės krūvis. Jutiklio signalas šiuo atveju yra nepriimtinai mažas. Antrosios dalelės atėjimas po ilgesnio laiko intervalo po pirmosios (3 - 5 dalelės 3 pav.) duoda didesnės amplitudės signalą, nes didėja įtampa ir mažėja erdvės krūvis.

Jei antroji dalelė patenka į jutiklį po pirmosios, praėjus trumpesniam intervalui nei laiko intervalas tarp dalelių 1 ir 2 pav. 3, tada dėl pirmiau nurodytų priežasčių jutiklis visai negeneruoja signalo („neskaičiuoja“ dalelės). Šiuo atžvilgiu laiko intervalas tarp 1 ir 2 dalelių vadinamas „skaitiklio negyvu laiku“ (2 dalelės signalo amplitudė yra 10% normalios). Laiko intervalas tarp 2 ir 5 dalelių Fig. 3 vadinamas „jutiklio atkūrimo laiku“ (5 dalelės signalas yra 90 % normalus). Per šį laiką jutiklio signalų amplitudė sumažėja ir jų gali neregistruoti elektros impulsų skaitiklis.

Neveikiantis laikas (0,01–1 ms) ir atkūrimo laikas (0,1–1 ms) yra svarbūs Geigerio skaitiklio parametrai. Kuo didesnė užregistruota dozė, tuo mažesnės šių parametrų reikšmės. Pagrindiniai parametrus lemiantys veiksniai yra dujų slėgis ir ribojančio rezistoriaus vertė. Sumažėjus slėgiui ir rezistoriaus vertei, mažėja negyvas laikas ir atkūrimo laikas, nes padidėja jonų išėjimo iš tarpo greitis ir mažėja tarpelektrodų talpos įkrovimo proceso laiko konstanta.

3.2 Dozimetrinė charakteristika

Geigerio skaitiklio jautrumas – tai jutiklio generuojamų impulsų dažnio ir spinduliuotės dozės galios santykis, matuojamas mikrosivertais per valandą (µSv/h; parinktys: Sv/s, mSv/s, µSv/s). būdingos vertės jautrumas: 0,1 - 1 impulsas mikrosivertui. Veikimo diapazone jautrumas yra proporcingumo koeficientas tarp skaitiklio rodmens (impulsų skaičius per sekundę) ir dozės galios. Už diapazono ribų pažeidžiamas proporcingumas, kuris atspindi detektoriaus dozimetrinę charakteristiką – rodmenų priklausomybę nuo dozės galios (4 pav.).

Ryžiai. Skaičiavimo spartos priklausomybės nuo radioaktyviosios spinduliuotės dozės galios (dozimetrinės charakteristikos) dviem skaitikliams su skirtingu dujų slėgiu (1 - 5 kPa, 2 - 30 kPa)

Iš fizinių priežasčių matyti, kad jutiklio rodmenys didėjant dozės galiai negali viršyti reikšmės (1/), kur yra jutiklio neveikiantis laikas (dalelės, atvykstančios trumpesniu laiko intervalu, neatsižvelgiamos). Todėl darbinė linijinė dozimetrinės charakteristikos dalis intensyvios spinduliuotės srityje sklandžiai pereina į horizontalią tiesią liniją lygiu (1/).

Mažėjant negyvos laikui, jutiklio dozimetrinė charakteristika pasikeičia į horizontalią tiesią liniją aukštas lygis esant didesnei spinduliavimo galiai, o viršutinė matavimo riba didėja. Tokia situacija stebima mažėjant dujų slėgiui (4 pav.). Tačiau kartu mažėja ir jutiklio jautrumas (padidėja dalelių, kertančių dujų išleidimo tarpą be susidūrimų su molekulėmis, skaičius). Todėl, kai slėgis mažėja, dozimetrinė charakteristika mažėja. Matematiškai charakteristika apibūdinama tokiu ryšiu:

kur N- skaičiavimo greitis (jutiklio rodmenys - impulsų skaičius per sekundę); - priešpriešinis jautrumas (impulsai per sekundę viename mikrosieverte); R- spinduliuotės dozės galia; - jutiklio išjungimo laikas (sekundėmis).

3.3 Jutiklio atsakas

Radiacijos dozės galios stebėjimas dažniausiai turi būti atliekamas lauke arba viduje lauko sąlygomis kur jutiklis maitinamas baterijomis ar kitais galvaniniais šaltiniais. Jų įtampa mažėja jiems dirbant. Tuo pačiu metu jutiklio dujų iškrovos procesai labai priklauso nuo įtampos. Todėl Geigerio skaitiklio rodmenų priklausomybė nuo įtampos esant pastoviai radiacijos dozės galiai yra viena iš svarbiausių jutiklio charakteristikų. Priklausomybė vadinama jutiklio skaičiavimo charakteristika (5 pav.).

Ant vienos iš pateiktų priklausomybių (2 kreivė) pažymėti būdingi taškai A -D. Esant žemai įtampai (į kairę nuo taško IR) elektronai, susidarę jutiklyje patekus jonizuojančiai dalelei, inicijuoja elektronų lavinas, tačiau jų intensyvumas yra nepakankamas reikiamos amplitudės srovės impulsui generuoti, o skaitiklio rodmenys lygūs nuliui. Taškas IR atitinka „skaičiavimo pradžios įtampą“. Padidėjus įtampai skyriuje A-B skaitiklio rodmenys didėja, nes didėja tikimybė, kad elektronai iš dalelių gaudymo srities į artimą anodo sluoksnį, esant dideliam lauko stipriui, pateks. Esant žemai įtampai, judėdami į sluoksnį elektronai rekombinuojasi su jonais (iš pradžių jie gali „prilipti“ prie bromo priemaišų molekulių, susidarant neigiamiems jonams). Taške ATįtampos pakanka greitai perkelti beveik visus elektronus į sluoksnį, o rekombinacijos intensyvumas artimas nuliui. Jutiklis generuoja normalios amplitudės signalus.

Skaičiavimo charakteristikos darbinėje dalyje B-C(„būdingas plokščiakalnis“) skaitiklio rodmenys šiek tiek didėja didėjant įtampai, o tai turi svarbią reikšmę praktinė vertė ir yra Geigerio skaitiklio pranašumas. Jo kokybė aukštesnė, kuo ilgesnė plynaukštė (100 -400 V) ir mažesnis skaičiavimo charakteristikos horizontalios atkarpos nuolydis.

Ryžiai. 5. Skaičiavimo spartos priklausomybės nuo įtampos (skaičiavimo charakteristikos) ties skirtingos vertybės dujų slėgis ir bromo priemaišų kiekis: 1 - 8 kPa, 0,5%; 2 - 16 kPa, 0,5%; 3 - 16 kPa, 0,1 %, kai spinduliuotės dozės galia yra 5 µSv/h. A, B, C, D- būdingi 2 kreivės taškai

Plokštumos statumas (arba nuolydis). S apibūdinamas procentiniu skaitiklio rodmenų pokyčiu vienam įtampos vienetui:

kur N B ir N C - skaitiklio rodmuo plokščiakalnio pradžioje ir pabaigoje; U B ir U C- įtampos vertės plokščiakalnio pradžioje ir pabaigoje. Tipinės nuolydžio vertės yra 0,01 - 0,05 %/V.

Santykinį rodmenų stabilumą skaičiavimo charakteristikos plokščiakalnyje užtikrina tam tikras iškrovos tipas, atsirandantis jutiklyje, atvykus jonizuojančiai dalelei. Padidinus įtampą, elektronų lavinų vystymasis suintensyvėja, tačiau dėl to tik pagreitėja iškrovos sklidimas išilgai anodo, o skaitiklio gebėjimas generuoti po vieną signalą dalelei beveik nesutrinka.

Nedidelis skaičiavimo greičio padidėjimas didėjant įtampai skaičiavimo charakteristikos plokščiakalnyje yra susijęs su elektronų emisija iš katodo veikiant iškrovai. Emisija atsiranda dėl vadinamųjų -procesų, kurie suprantami kaip elektronų ištraukimas jonais, sužadintais atomais ir fotonais. Koeficientas sąlyginai laikomas lygiu elektronų skaičiui viename jone (manoma, kad yra sužadinti atomai ir fotonai). Būdingos koeficiento reikšmės yra 0,1–0,01 (10–100 jonų ištraukia elektroną, priklausomai nuo dujų ir katodo medžiagos tipo). Esant tokioms koeficiento vertėms, Geigerio skaitiklis neveikia, nes iš katodo išeinantys elektronai registruojami kaip jonizuojančios dalelės (registruojami klaidingi signalai).

Įprastą skaitiklio veikimą užtikrina bromo ar alkoholio garų patekimas į dujų užpildymą („gesinimo priemaišos“), o tai smarkiai sumažina koeficientą (žemiau 10 -4). Tokiu atveju klaidingų signalų skaičius taip pat smarkiai sumažėja, tačiau išlieka pastebimas (pavyzdžiui, keli procentai). Didėjant įtampai, suaktyvėja iškrovos procesai; didėja jonų, sužadintų atomų ir fotonų skaičius ir atitinkamai didėja klaidingų signalų skaičius. Tai paaiškina nedidelį jutiklio rodmenų padidėjimą skaičiavimo charakteristikos plokščiakalnyje (nuolydžio padidėjimas) ir plokščiakalnio pabaigą (perėjimas į stačią atkarpą C - D). Didėjant priemaišų kiekiui, koeficientas mažėja labiau, todėl sumažėja plokščiakalnio nuolydis ir padidėja jos ilgis (2 ir 3 kreivės 5 pav.).

Tačiau gesinimo priemaišų kiekio padidėjimas virš tam tikros vertės (1% bromui, 10% alkoholiui) pablogina jutiklio parametrus: didėja skaičiavimo pradžios įtampa (taškas). IR paveiksle), plynaukštės nuolydis didėja, o ilgis trumpėja. Tai paaiškinama tuo, kad kai kurie jonizuojančiosios dalelės generuojami elektronai „prilimpa“ prie bromo ar alkoholio molekulių, sudarydami sunkiuosius neigiamus jonus, kurie po žymesnio laiko atkeliauja į anodo sluoksnį, kai skaitiklis. jau atkūrė galimybę registruoti daleles. Sluoksnyje, veikiant dideliam lauko stiprumui, jonas suskaidomas ir atsirandantis elektronas inicijuoja klaidingą jutiklio signalą.

Fizinis gesinimo priemaišų veikimo mechanizmas yra staigus jonų, sužadintų atomų ir fotonų tiekimo į katodą, galinčio sukelti elektronų emisiją, sumažėjimas, taip pat elektronų iš katodo darbo funkcijos padidėjimas. Pagrindinių dujų (neono ar argono) jonai, judėdami link katodo, tampa neutraliais atomais dėl „perkrovimo“ susidūrimo su priemaišų molekulėmis metu, nes neono ir argono jonizacijos potencialai yra didesni nei bromo ir alkoholio. (atitinkamai: 21,5 V; 15, 7 V; 12,8 V; 11,3 V). Šiuo atveju išsiskirianti energija išleidžiama molekulėms naikinti arba mažos energijos fotonams formuoti, kurie nesugeba sukelti elektronų fotoemisijos. Be to, tokius fotonus gerai sugeria priemaišų molekulės.

Įkrovimo metu susidarę priemaišų jonai patenka į katodą, bet nesukelia elektronų emisijos. Bromo atveju tai paaiškinama tuo, kad jono potencinės energijos (12,8 eV) nepakanka dviem elektronams iš katodo ištraukti (vienam jonui neutralizuoti, o kito elektronų lavinai pradėti). kadangi elektronų iš katodo darbo funkcija esant priemaišoms bromui padidėja iki 7 eV. Alkoholio atveju, kai jonai neutralizuojami prie katodo, išsiskirianti energija dažniausiai išleidžiama sudėtingos molekulės disociacijai, o ne elektronų išmetimui.

Ilgaamžiai (metastabilūs) pagrindinių dujų sužadinti atomai, atsirandantys išlydyje, iš esmės gali kristi ant katodo ir sukelti elektronų emisiją, nes jų potenciali energija yra gana didelė (pavyzdžiui, neonui 16,6 eV). Tačiau proceso tikimybė pasirodo labai maža, nes atomai, susidūrę su priemaišų molekulėmis, perduoda jiems energiją - jie „užgesinami“. Energija eikvojama priemaišų molekulėms disociuoti arba mažos energijos fotonams išspinduliuoti, kurie nesukelia elektronų fotoemisijos iš katodo ir yra gerai sugeriami priemaišų molekulių.

Panašiai „užgesinami“ iš išlydžio atsirandantys didelės energijos fotonai, galintys sukelti elektronų emisiją iš katodo: juos sugeria priemaišų molekulės, o vėliau sunaudojama energija molekulėms disociuoti ir mažos energijos emisijai. fotonai.

Skaitiklių, pridedant bromo, patvarumas yra daug didesnis (10 10–10 11 impulsų), nes jo neriboja gesinamųjų priemaišų molekulių skilimas. Bromo koncentracijos sumažėjimą lemia gana didelis jo cheminis aktyvumas, o tai apsunkina jutiklio gamybos technologiją ir riboja katodo medžiagos pasirinkimą (pavyzdžiui, naudojamas nerūdijantis plienas).

Skaičiavimo charakteristika priklauso nuo dujų slėgio: jam didėjant, didėja skaičiavimo pradžios įtampa (taškas IR 5 pav. pasislenka į dešinę), o plokščiakalnio lygis pakyla dėl efektyvesnio jonizuojančių dalelių gaudymo jutiklyje dujų molekulėms (1 ir 2 kreivės 5 pav.). Atgalinės atskaitos įtampos padidėjimas paaiškinamas tuo, kad jutiklio sąlygos atitinka dešinę Paschen kreivės šaką.

Išvada

Plačiai paplitęs Geigerio-Muller skaitiklis paaiškinamas dideliu jo jautrumu, galimybe registruoti įvairių tipų spinduliuotę ir palyginamu paprastumu bei maža montavimo kaina. Skaitiklį 1908 m. išrado Geigeris, o patobulino Mülleris.

Cilindrinį Geigerio-Muller skaitiklį sudaro metalinis vamzdis arba stiklinis vamzdis, metalizuotas iš vidaus, ir plonas metalinis siūlas, ištemptas išilgai cilindro ašies. Kaitinamasis siūlas tarnauja kaip anodas, vamzdis kaip katodas. Vamzdis užpildytas retintomis dujomis, dažniausiai naudojamos tauriosios dujos, tokios kaip argonas ir neonas. Tarp katodo ir anodo susidaro apie 400V įtampa.Daugeliui skaitiklių yra vadinamasis plokščiakalnis, kuris yra maždaug nuo 360 iki 460 V, šiame diapazone nedideli įtampos svyravimai neturi įtakos skaičiavimo greičiui.

Skaitiklio veikimas pagrįstas smūgine jonizacija.Radioaktyvaus izotopo skleidžiami g-kvantai, krintantys ant skaitiklio sienelių, išmuša iš jo elektronus. Elektronai, judėdami dujose ir susidūrę su dujų atomais, išmuša elektronus iš atomų ir sukuria teigiamus jonus bei laisvuosius elektronus. Elektrinis laukas tarp katodo ir anodo pagreitina elektronus iki energijos, kuriai esant prasideda smūginė jonizacija. Atsiranda jonų lavina, o srovė per skaitiklį smarkiai padidėja. Tokiu atveju ant varžos R susidaro įtampos impulsas, kuris tiekiamas į įrašymo įrenginį. Kad skaitiklis galėtų užregistruoti kitą į jį įkritusią dalelę, lavinos iškrova turi būti užgesinta. Tai vyksta automatiškai. Šiuo metu ant varžos R atsiranda srovės impulsas, atsiranda didelis įtampos kritimas, todėl įtampa tarp anodo ir katodo smarkiai sumažėja - tiek, kad iškrova sustoja ir skaitiklis vėl paruoštas darbui.

Svarbi skaitiklio savybė yra jo efektyvumas. Ne visi r-fotonai, patekę į skaitiklį, duos antrinius elektronus ir bus užregistruoti, nes r-spindulių sąveika su medžiaga yra gana reta, o dalis antrinių elektronų absorbuojami prietaiso sienelėse prieš pasiekdami dujų tūrį. .

Skaitiklio efektyvumas priklauso nuo skaitiklio sienelių storio, jų medžiagos ir g-spinduliavimo energijos. Veiksmingiausi yra skaitikliai, kurių sienelės pagamintos iš medžiagos, turinčios didelį atominį skaičių Z, nes tai padidina antrinių elektronų susidarymą. Be to, prekystalio sienelės turi būti pakankamai storos. Skaitiklio sienelės storis parenkamas atsižvelgiant į jo lygybės sąlygą vidutiniam laisvajam antrinių elektronų keliui sienelės medžiagoje. Esant dideliam sienelės storiui, antriniai elektronai nepateks į skaitiklio darbinį tūrį, o srovės impulsas neatsiras. Kadangi r spinduliuotė silpnai sąveikauja su medžiaga, r-skaitiklių efektyvumas paprastai taip pat yra mažas ir siekia tik 1–2%. Kitas Geigerio-Muller skaitiklio trūkumas yra tas, kad jis nesuteikia galimybės identifikuoti dalelių ir nustatyti jų energijos. Šių trūkumų nėra scintiliacijos skaitikliuose.

Bibliografija

Acton D.R. Dujų išlydžio įrenginiai su šaltuoju katodu. M.; L.: Energija, 1965 m.

Kaganovas I.L. Joniniai prietaisai. Maskva: Energija, 1972 m.

Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S. Elektrovakuuminiai elektroniniai ir dujų išlydžio prietaisai: vadovas. Maskva: radijas ir ryšiai, 1985 m.

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

Sidorenko V.V. Jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriai: vadovas. L .: Laivų statyba, 1989 m

Paskelbta svetainėje

Jonizuojančiosios spinduliuotės samprata ir rūšys. Prietaisai, matuojantys spinduliuotę, ir Geigerio skaitiklio veikimo principas. Pagrindiniai įrenginio mazgai ir blokinė schema. Elemento pagrindo parinkimas ir pagrindimas. Dizainas grandinės schema CAD arba CAD.

baigiamasis darbas, pridėtas 2014-04-30

Asinchroninio skaitiklio su QSC = 11 kode 6-3-2-1 ir su trigerių tipu JJJJ, jo paskirtis, veislės ir techninės charakteristikos, analizė ir sintezė. Pavyzdys, kaip veikia sumatorius. JK-trigerio (prietaisai informacijai įrašyti ir saugoti) sintezė.

Kursinis darbas, pridėtas 2010-07-25

Skaitiklio samprata ir paskirtis, jo parametrai. Sumavimo ir atimties skaitiklio konstravimo principas. Atvirkštinio skaitiklio universalumas. Skaitikliai ir dalikliai, kurių perskaičiavimo koeficientas yra kitoks nei 2n. Praėjimo skaitikliai (skirtingi trigeriai).

santrauka, pridėta 2010-11-29

Įrenginio, galinčio suskaičiuoti iki 30, įdiegimas naudojant Electronics Workbench kūrimo aplinką. Skaitiklio veikimo principas yra skaičiuoti impulsų, taikomų įėjimui, skaičių. Elementai prietaisai: generatorius, zondas, loginiai elementai, trigeris.

Kursinis darbas, pridėtas 2010-12-22

Scintiliacijos skaitiklio veikimo principas ir apimtis. Scintiliacinių spektrometrų kalibravimas. Kietųjų scintiliatorių tvirtinimas ir montavimas. Vienkristaliniai scintiliatoriai, pagaminti iš antraceno ir stilbeno. Impulsų amplitudės analizatoriai.

santrauka, pridėta 2009-09-28

Daviklių samprata ir veikimo principas, jų paskirtis ir funkcijos. Jutiklių klasifikacija ir veislės, jų taikymo sritis ir galimybės. Reguliatorių esmė ir pagrindinės savybės. Stiprintuvų, pavarų naudojimo ypatumai ir parametrai.

santrauka, pridėta 2010-03-28

Mikrooperacijos su kodiniais žodžiais, kuriuos skaitikliai atlieka skaitmeninėse grandinėse. Trigerio K155TV1 konstrukcinė schema, elektriniai parametrai. Skaitmeninio skaitiklio veikimo principas, tiesos lentelės konstravimas, modeliavimas Micro-Cap programoje.

Kursinis darbas, pridėtas 2013-11-03

Dvejetainio integralo skaitiklio ir dvejetainio dešimtainio dekoderio veikimo analizė. Nenaudojamų įėjimų prijungimas prie maitinimo magistralės, "bendro" laido ar kito naudojamo įvesties. Dekoderio laiko diagramos analizė. Johnson skaitiklio prietaisas.

laboratorinis darbas, pridėtas 2015-06-18

Vieno skaitmeninio įrenginio funkcinių dalių kūrimas: loginis įrenginys; skaitiklis, vienas vibratorius, kuris sinchronizuoja informacijos srautą į skaitiklį; dekoderis, kad prietaiso rezultatas būtų pateiktas žmonėms prieinama forma.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-05-31

Jutiklių aprašymas ir išdėstymas; jų darbo principai, naudojimo pavyzdžiai. Daugiaaukščio namo laiptų apsauga ir apšvietimas, ūkinės patalpos ir automobilių stovėjimo aikštelė. Judėjimo prietaisų skirtumai. Elektroninio infraraudonųjų spindulių jutiklio charakteristikos.

Geigerio-Muller skaitiklio struktūra ir veikimo principas

AT paskutiniais laikais, mūsų šalies eilinių piliečių dėmesys radiacinei saugai vis didėja. Ir tai lemia ne tik tragiški įvykiai Černobylio atominėje elektrinėje ir tolimesnės jų pasekmės, bet ir įvairūs incidentai, periodiškai nutinkantys vienoje ar kitoje planetos vietoje. Šiuo atžvilgiu praėjusio amžiaus pabaigoje pradėjo pasirodyti prietaisai dozimetrinis radiacijos stebėjimas buities paskirtis . Ir tokie prietaisai daugeliui žmonių išgelbėjo ne tik sveikatą, bet kartais ir gyvybę, ir tai taikoma ne tik teritorijoms, esančioms greta draudžiamosios zonos. Todėl radiacinės saugos klausimai aktualūs bet kurioje mūsų šalies vietoje iki šių dienų.

AT Visi buitiniai ir beveik visi šiuolaikiniai profesionalūs dozimetrai yra aprūpinti . Kitaip jis gali būti vadinamas jautriu dozimetro elementu. Šį prietaisą 1908 metais išrado vokiečių fizikas Hansas Geigeris, o po dvidešimties metų kitas fizikas Walteris Mülleris patobulino šią plėtrą, o būtent šio prietaiso principas naudojamas ir šiuo metu.

H Kai kurie šiuolaikiniai dozimetrai turi keturis skaitiklius vienu metu, todėl galima padidinti matavimų tikslumą ir prietaiso jautrumą, taip pat sutrumpinti matavimo laiką. Dauguma Geigerio-Muller skaitiklių gali aptikti gama spinduliuotę, didelės energijos beta spinduliuotę ir rentgeno spindulius. Tačiau yra specialių naujovių, skirtų didelės energijos alfa dalelių nustatymui. Norint nustatyti, kad dozimetras aptiktų tik gama spinduliuotę, pavojingiausią iš trijų spinduliuotės tipų, jautri kamera yra padengta specialiu korpusu, pagamintu iš švino ar kito plieno, kuris leidžia nutraukti beta dalelių prasiskverbimą į skaitiklis.

AT modernūs dozimetrai buitiniams ir profesiniams tikslams, tokie jutikliai kaip SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 plačiai naudojami. Jie skiriasi bendrais fotoaparato matmenimis ir kitais parametrais, 20 jutiklių linijai būdingi šie matmenys: ilgis 110 mm, skersmuo 11 mm, o 21 modeliui - ilgis 20-22 mm, skersmuo 6 mm . Svarbu suprasti, ką daugiau dydžių kamera, tuo daugiau radioaktyviųjų elementų praskris pro jį, tuo didesnis jos jautrumas ir tikslumas. Taigi, 20-osios jutiklio serijos matmenys yra 8–10 kartų didesni nei 21-osios, maždaug tokiomis pačiomis proporcijomis turėsime jautrumo skirtumą.

Į Geigerio skaitiklio dizainą galima schematiškai apibūdinti taip. Jutiklis, sudarytas iš cilindrinės talpyklos, užpildytos inertinėmis dujomis (pvz., argonu, neonu arba jų mišiniais), esant minimaliam slėgiui, kad būtų lengviau pradėti elektros iškrovą tarp katodo ir anodo. Katodas dažniausiai yra visas metalinis jautraus jutiklio korpusas, o anodas yra mažas laidas, dedamas ant izoliatorių. Kartais katodas papildomai įvyniojamas į apsauginį korpusą iš nerūdijančio plieno arba švino, tai daroma norint nustatyti skaitiklį, kad aptiktų tik gama spindulius.

D Buitiniam naudojimui šiuo metu dažniausiai naudojami galiniai jutikliai (pavyzdžiui, Beta-1, Beta-2). Tokie skaitikliai sukurti taip, kad galėtų aptikti ir registruoti net alfa daleles. Toks skaitiklis yra plokščias cilindras su viduje esančiais elektrodais ir įvesties (darbo) langas, pagamintas iš žėručio plėvelės, kurios storis yra tik 12 mikronų. Ši konstrukcija leidžia aptikti (iš arti) didelės energijos alfa daleles ir mažos energijos beta daleles. Tuo pačiu metu Beta-1 ir Beta 1-1 skaitiklių darbinio lango plotas yra 7 kv.cm. Beta-2 įrenginio žėručio darbo lango plotas yra 2 kartus didesnis nei Beta-1, juo galima nustatyti ir kt.

E Jei mes kalbame apie Geigerio skaitiklio kameros veikimo principą, tai trumpai galima apibūdinti taip. Įjungus, katodui ir anodui per apkrovos rezistorių tiekiama aukšta įtampa (350–475 voltų), tačiau tarp jų nėra iškrovos dėl inertinių dujų, kurios tarnauja kaip dielektrikas. Kai jis patenka į kamerą, jo energijos pakanka išmušti laisvąjį elektroną iš kameros korpuso ar katodo medžiagos, šis elektronas kaip lavina iš aplinkinių inertinių dujų pradeda išmušti laisvuosius elektronus ir įvyksta jo jonizacija, kuri ilgainiui veda. į iškrovą tarp elektrodų. Grandinė uždaryta ir duotas faktas galima užregistruoti naudojant prietaiso mikroschemą, o tai yra gama arba rentgeno spinduliuotės kvanto aptikimo faktas. Tada fotoaparatas iš naujo nustato, kad būtų galima aptikti kitą dalelę.

H Norint sustabdyti iškrovos procesą kameroje ir paruošti kamerą kitos dalelės registracijai, yra du būdai, vienas iš jų pagrįstas tuo, kad įtampos tiekimas elektrodams sustabdomas labai trumpam laikui. , kuris sustabdo dujų jonizacijos procesą. Antrasis metodas pagrįstas kitos medžiagos, pavyzdžiui, jodo, alkoholio ir kitų medžiagų, pridėjimu į inertines dujas, o dėl jų sumažėja elektrodų įtampa, o tai taip pat sustabdo tolesnės jonizacijos procesą ir fotoaparatas tampa pajėgus. aptikti kitą radioaktyvųjį elementą. At šis metodas naudojamas didelės talpos apkrovos rezistorius.

P apie iškrovų skaičių skaitiklio kameroje ir galima spręsti apie radiacijos lygį išmatuotame plote arba iš konkretaus objekto.

1.4 Geigerio-Muller skaitiklis

AT proporcingas skaitiklis, dujų išlydis išsivysto tik dalyje dujų tūrio. Pirmiausia jame susidaro pirminė jonizacija, o vėliau elektronų lavina. Likusio tūrio nepadengia dujų išleidimas. Didėjant įtampai, kritinė sritis plečiasi. Tai padidina sužadintų molekulių koncentraciją, taigi ir skleidžiamų fotonų skaičių. Veikiami fotonų iš katodo ir dujų molekulės išbėga

vis daugiau fotoelektronų. Pastarieji savo ruožtu sukelia naujas elektronų lavinas skaitiklio tūryje, kurių neužima pirminės jonizacijos dujų išlydis. Taigi, padidėjus įtampai U, dujų išlydis plinta per skaitiklio tūrį. Esant tam tikram įtampai U p . Vadinamas slenksčiu, dujų išleidimas apima visą skaitiklio tūrį. Esant įtampai U p prasideda Geigerio-Mulerio sritis.

Geigerio skaitiklis (arba Geigerio-Muller skaitiklis) - dujomis užpildytas įkrovimo skaitiklis elementariosios dalelės, kurio elektrinis signalas sustiprinamas dėl antrinės skaitiklio dujų tūrio jonizacijos ir nepriklauso nuo dalelės šiame tūryje paliekamos energijos. 1908 metais sugalvojo H. Geigeris ir E. Rutherfordas, vėliau patobulino Geigeris ir W. Mulleris. Skaitikliai Geigeris-Miuleris - dažniausiai naudojami jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriai (jutikliai).

Geigeris – Miulerio skaitiklis – dujų išlydžio prietaisas, skirtas aptikti ir tirti įvairių rūšių radioaktyviąją ir kitokią jonizuojančiąją spinduliuotę: α ir β daleles, γ kvantus, šviesos ir rentgeno kvantus, didelės energijos daleles kosminiuose spinduliuose ir greitintuvuose. Gama kvantus Geigerio-Mulerio skaitikliu registruoja antrinės jonizuojančios dalelės – fotoelektronai, Komptono elektronai, elektronų-pozitronų poros; neutronus registruoja atatrankos branduoliai ir branduolinių reakcijų produktai, atsirandantys skaitiklio dujose. Skaitiklis veikia esant įtampai, atitinkančiai save

vainikinės iškrovos (V sekcija, 21 pav.).

Ryžiai. 21. Geigerio skaitiklio įjungimo schema

Potencialų skirtumas (V) taikomas tarp sienelių ir centrinio elektrodo per varžą R, kurią manevruoja kondensatorius

C1.

Šis skaitiklis turi beveik 100% tikimybę aptikti įkrautą dalelę, nes už

Iškrovai įvykti pakanka vienos elektronų ir jonų poros.

Struktūriškai Geigerio skaitiklis taip pat išdėstytas kaip proporcinis skaitiklis, t.y. yra kondensatorius (dažniausiai cilindrinis), turintis labai nevienodą elektrinį lauką. Ant vidinio elektrodo (plonas metalinis sriegis) taikomas teigiamas potencialas (anodas), o išoriniame – neigiamas potencialas (katodas). Elektrodai dedami į hermetiškai uždarytą baką, pripildytą šiek tiek dujų iki 13-26 kN/m 2 (100-200 mm pm st.) slėgio. Priešpriešiniams elektrodams taikoma kelių šimtų V įtampa. Ženklas + uždedamas ant sriegio per varžą R.

Funkciškai Geigerio skaitiklis taip pat kartoja proporcinį skaitiklį, tačiau nuo pastarojo skiriasi tuo, kad dėl didesnio elektrodų potencialų skirtumo veikia tokiu režimu, kai pakanka vieno elektrono atsiradimui detektoriaus tūryje. sukurti galingą laviną panašų procesą dėl antrinės jonizacijos (dujų stiprinimo), kuris gali jonizuoti visą sritį šalia anodo gijos. Šiuo atveju srovės impulsas pasiekia ribinę vertę (sotina) ir nepriklauso nuo pirminės jonizacijos. Vystantis kaip lavina, šis procesas baigiasi elektronų jonų debesies susidarymu tarpelektrodų erdvėje, o tai smarkiai padidina jo laidumą. Iš esmės, dalelei patekus į Geigerio skaitiklį, jame įsiliepsnoja (užsidega) nepriklausoma dujų iškrova, matoma (jei talpa permatoma) net ir su paprastomis dujomis. Tokiu atveju dujų stiprinimo koeficientas gali siekti 1010, o impulso dydis – dešimtis voltų.

Įvyksta vainikinės iškrovos blyksnis ir srovė teka per skaitiklį.

Elektrinio lauko pasiskirstymas skaitiklyje yra toks, kad iškrova vystosi tik šalia skaitiklio anodo kelių siūlų skersmenų atstumu. Elektronai greitai kaupiasi ant gijos (ne daugiau kaip 10-6 sek.), aplink kuriuos susidaro teigiamų jonų „apvalkalas“. Teigiamas erdvės krūvis padidina efektyvų anodo skersmenį ir taip sumažina lauko stiprumą, todėl iškrova nutrūksta. Teigiamų jonų sluoksniui tolstant nuo gijos, jo ekranavimo efektas susilpnėja ir lauko stiprumas šalia anodo tampa pakankamas naujai išlydžio blykstei susidaryti. Teigiami jonai, artėdami prie katodo, išmuša iš pastarojo elektronus, todėl sužadintoje būsenoje susidaro neutralūs inertinių dujų atomai. Sužadinti atomai at

pakankamai priartėjus prie katodo, iš jo paviršiaus išmušami elektronai, kurie tampa naujų lavinų pradininkais. Be išorinio poveikio toks skaitiklis būtų ilgo pertraukiamo iškrovimo.

Taigi, esant pakankamai dideliam R (108–1010 omų), ant sriegio kaupiasi neigiamas krūvis

ir potencialų skirtumas tarp kaitinimo siūlelio ir katodo greitai mažėja, todėl iškrova nutrūksta. Po to skaitiklio jautrumas atkuriamas po to 10-1 -10-3 sek (talpos C iškrovimo laikas per varžą R). Būtent tiek laiko reikia, kad lėti teigiami jonai, užpildę erdvę šalia anodo gijos po dalelės ir elektronų lavinos, patektų į katodą,

ir atkūrė detektoriaus jautrumą. Toks ilgas neveikiantis laikas yra nepatogus daugeliui programų.

Dėl praktinis naudojimas savaime neužgęstantis Geigerio skaitiklis, iškrovimui nutraukti naudojami įvairūs būdai:

a) Elektroninių grandinių naudojimas dujų iškrovai gesinti. Tam pritaikyta elektroninė grandinė reikiamu metu į skaitiklį siunčia „skaitiklio signalą“, kuris sustabdo savaiminį išsikrovimą ir kurį laiką „sulaiko“ skaitiklį, kol visiškai neutralizuojamos atsiradusios įkrautos dalelės. Tokio skaitiklio su iškrovos slopinimo grandine charakteristikos yra artimos savaime užgesinančių skaitiklių savybėms ir kartais jas viršija.

b) Gesinimas pasirenkant apkrovos varžos ir ekvivalentinės talpos reikšmes, taip pat skaitiklio įtampą.

AT Priklausomai nuo iškrovos gesinimo mechanizmo, išskiriamos dvi skaitiklių grupės: savaime negęstanti ir savaime gesinanti. Savaime neužgesinančiuose skaitikliuose „negyvos“ laikas yra per ilgas(10-2 sek.), jam

redukcija, naudojamos elektroninės iškrovos gesinimo grandinės, kurios sutrumpina skyros laiką iki teigiamų jonų surinkimo prie katodo laiko (10-4 sek.).

Dabar savaime neužgęstantys skaitikliai, kuriuose iškrovas gesina varža R , pakeičiami savaime gesinančiais skaitikliais, kurie taip pat yra stabilesni. Juose dėl specialaus dujų užpildo (inertinės dujos su sudėtingų molekulių, tokių kaip alkoholio garai, ir nedidelio

halogenų priemaiša - chloras, bromas, jodas) iškrova nutrūksta savaime net esant mažam pasipriešinimui R. Savaiminio gesinimo skaitiklio negyvas laikas ~10-4 sek.

AT 1937 Trostas atkreipė dėmesį į tai, kad jei skaitiklis užpildytas argonu,

įpilkite nedidelį kiekį (keli procentai) etilo alkoholio garų (C2 H5 OH), tada jonizuojančios dalelės sukelta iškrova skaitiklyje išnyks savaime. Vėliau paaiškėjo, kad spontaniškas iškrovos išnykimas skaitiklyje taip pat įvyksta, kai į argoną pridedami kitų organinių junginių, turinčių sudėtingų poliatominių junginių, garų. Šios medžiagos paprastai vadinamos gesinimo skaitikliais, o Geigerio-Muller skaitikliai, kuriuose šios medžiagos naudojamos, vadinami savaime gesinančio tipo skaitikliais. Savaime gesinantis skaitiklis pripildytas dviejų (ar daugiau) dujų mišinio. Vienų dujų, pagrindinių, mišinyje yra apie 90%, kitų, gesinimo dujų, apie 10%. Komponentai darbinis mišinys turi atitikti privalomąją sąlygą, kad gesinamųjų dujų jonizacijos potencialas turi būti mažesnis už pirmąjį pagrindinių dujų sužadinimo potencialą.

komentuoti. Rentgeno spinduliams aptikti dažnai naudojami ksenono laidų detektoriai. Pavyzdys yra pirmasis buitinis skenuojantis skaitmeninis medicininis fluorografas MTsRU SIBIR. Kitas rentgeno skaitiklių pritaikymas yra rentgeno spindulių fluorescencinės bangos dispersinis spektrometras (pavyzdžiui, Venus 200), skirtas nustatyti įvairių elementų medžiagose ir medžiagose. Priklausomai nuo nustatomo elemento, galima naudoti šiuos detektorius: - srauto proporcingą detektorių su 1, 2, 6 mikronų storio langais; netekantį neoninį detektorių su 25 ir 50 mikronų storio langais; - netekėjimo kriptono detektorių su 100 mikronų storio langeliu, 200 mikronų ir scintiliacijos detektoriumi su 300 mikronų langu.

Savaime užgesinantys skaitikliai leidžia atlikti didelius skaičiavimo rodiklius be specialių elektroninių grandinių

iškrovų gesinimas, todėl jie plačiai naudojami. Savaime gesinančių skaitiklių su organinėmis gesinimo priemaišomis veikimo laikas yra ribotas (108–1010 impulsų). Kai vienas iš halogenų naudojamas kaip gesinanti priemaiša (dažniausiai naudojamas mažiau aktyvus Br2), eksploatavimo laikas tampa praktiškai neribotas dėl to, kad po disociacijos į atomus (iškrovimo proceso metu) vėl susidaro dviatomės halogeno molekulės. Halogeninių skaitiklių trūkumai yra jų gamybos technologijos sudėtingumas dėl halogenų cheminio aktyvumo ir ilgas impulsų priekinio krašto kilimo laikas dėl pirminių elektronų prijungimo prie halogeno molekulės. Dėl halogeninių skaitiklių priekinio impulso krašto "traukimo" jie netaikomi sutapimo grandinėse.

Pagrindinės skaitiklio charakteristikos yra šios: skaičiavimo charakteristika - skaičiavimo greičio priklausomybė nuo darbinės įtampos dydžio; skaitiklio efektyvumas - išreiškiamas procentais nuo suskaičiuotų dalelių skaičiaus ir visų dalelių, patenkančių į skaitiklio darbinį tūrį, skaičiaus santykio; sprendimo laikas -

minimalus laiko intervalas tarp impulsų, kai jie registruojami atskirai, ir skaitiklių tarnavimo laikas.

Ryžiai. 22. Negyvo laiko atsiradimo skaitiklyje schemaGeigeris-Miuleris.(Impulso forma iškrovimo metu Geigerio-Muller skaitiklyje).

Laikas, kurio reikia norint atkurti Geigerio skaitiklio jautrumą spinduliuotei ir iš tikrųjų lemia jo greitį – „negyvas“ laikas – yra svarbi jo paso charakteristika.

Jei Geigerio-Mulerio skaitiklyje momentu t 0 prasideda branduolinės dalelės sukelta iškrova, tai skaitiklio įtampa smarkiai nukrenta. Tam tikro laiko skaitiklis, kuris vadinamas negyvu laiku τ m , negali reguliuoti kitų dalelių. Nuo momento t 1, t.y. pasibaigus nustatytam laikui, skaitiklis vėl gali savaime išsikrauti. Tačiau pradžioje pulso amplitudė vis dar maža. Tik erdviniam krūviui pasiekus katodo paviršių, skaitiklyje susidaro normalios amplitudės impulsai. Laiko intervalas τ s tarp momento t 0, kai skaitiklyje įvyko nepriklausomas iškrovimas, ir darbinės įtampos atkūrimo momento t 3 vadinamas atsistatymo laiku. Kad įrašymo įrenginys galėtų skaičiuoti impulsą, būtina, kad jo amplitudė viršytų tam tikrą reikšmę U p . Laiko intervalas tarp nepriklausomo iškrovimo momento t 0 ir impulso amplitudės U p susidarymo momento t 2 vadinamas Geigerio-Mulerio skaitiklio skiriamąja geba τ p. Išskyrimo laikas τ p yra šiek tiek ilgesnis nei miręs laikas.

Jei kas sekundę į skaitiklį patenka daug dalelių (keli tūkstančiai ar daugiau), tada skiriamosios gebos laikas τ p bus palyginamas su vidutiniu laiko intervalu tarp impulsų, todėl didelis impulsų skaičius neskaičiuojamas. Tegu m yra stebimas skaitiklio skaičiavimo greitis. Tada laiko dalis, per kurią skaičiavimo vienetas yra nejautrus, yra lygi m τ . Vadinasi, per laiko vienetą prarastų impulsų skaičius yra lygus nm τ p , kur n yra skaičiavimo greitis, kuris būtų stebimas, jei skyros laikas būtų nereikšmingas. Štai kodėl

Skaičiavimo greičio korekcija, kurią suteikia ši lygtis, vadinama nusėdimo laiko korekcija.

Halogeniniai savaime gesinantys skaitikliai pasižymi žemiausia maitinimo įtampa, puikiais išėjimo signalo parametrais ir pakankamai dideliu greičiu, jie pasirodė esą ypač tinkami naudoti kaip jonizuojančiosios spinduliuotės jutikliai buitiniuose radiacijos stebėjimo įrenginiuose.

Kiekviena skaitiklio aptikta dalelė sukelia trumpą impulsą jos išvesties grandinėje. Impulsų, atsirandančių per laiko vienetą, skaičius - Geigerio skaitiklio skaičiavimo greitis - priklauso nuo jonizuojančiosios spinduliuotės lygio ir jos elektrodų įtampos. Tipiškas skaičiavimo greičio ir maitinimo įtampos V grafikas parodytas Fig. 23. Čia V zazh - sąskaitos pradžios įtampa; V 1 ir V 2 yra apatinė ir viršutinė darbo zonos ribos, vadinamasis plokščiakalnis, kuriame skaičiavimo greitis beveik nepriklauso nuo skaitiklio maitinimo įtampos. Darbinė įtampa V slave dažniausiai pasirenkama šios sekcijos viduryje. Tai atitinka N p – skaičiavimo greitį šiuo režimu.

Ryžiai. 23. Skaičiavimo greičio priklausomybė nuo maitinimo įtampos Geigerio skaitiklyje (Skaičiavimo charakteristika)

Skaičiavimo greičio priklausomybė nuo skaitiklio radiacinės apšvitos lygio yra svarbiausia jo charakteristika. Šios priklausomybės grafikas yra beveik tiesinis, todėl dažnai skaitiklio jautrumas spinduliuotei išreiškiamas impulsais / μR (impulsų vienam mikrorentgenui; šis matmuo išplaukia iš skaičiavimo greičio - impulsų / s - santykio su radiacijos lygiu - μR / s). AT

tais atvejais, kai tai nenurodyta (deja, nėra reta), spręsti apie jautrumą spinduliuotei

Skaitiklis priklauso nuo kito labai svarbaus parametro – jo paties fono. Taip vadinamas skaičiavimo greitis, kurio priežastis yra du komponentai: išorinė - natūrali foninė spinduliuotė ir vidinė - radionuklidų, įstrigusių pačioje skaitiklio konstrukcijoje, spinduliuotė, taip pat spontaniška jo katodo elektronų emisija. („Fonas“ dozimetrijoje turi beveik tą pačią reikšmę kaip „triukšmas“ radijo elektronikoje; abiem atvejais kalbame apie iš esmės neišvengiamą poveikį įrangai.)

Kita svarbi Geigerio skaitiklio charakteristika yra jo spinduliavimo jautrumo priklausomybė nuo jonizuojančių dalelių energijos ("kietumo"). Profesionaliu žargonu šios priklausomybės grafikas vadinamas „insultu su standumu“. Kiek ši priklausomybė yra svarbi, parodyta paveikslėlyje pateiktame grafike. „Keliauti su standumu“ akivaizdžiai turės įtakos atliktų matavimų tikslumui.

Iš esmės Geigerio skaitiklis yra labai paprastas. Dujų mišinys, daugiausia sudarytas iš lengvai jonizuojamo neono ir argono, buvo patalpintas į gerai ištušuotą sandarų indą su dviem elektrodais. Cilindras gali būti stiklas, metalas ir pan. Paprastai skaitikliai spinduliavimą suvokia visu paviršiumi, tačiau yra ir tokių, kurių cilindre tam yra specialus „langas“.

Geigerio skaitikliai gali reaguoti į įvairių tipų jonizuojančiąją spinduliuotę – α, β, γ, ultravioletinius, rentgeno spindulius, neutronus. Tačiau tikrasis skaitiklio spektrinis jautrumas labai priklauso nuo jo konstrukcijos. Taigi skaitiklio, jautraus α- ir minkštajai β spinduliuotei, įvesties langas turi būti labai plonas; tam dažniausiai naudojamas 3 ... 10 mikronų storio žėrutis. Skaitiklio balionas, reaguojantis į kietą β ir γ spinduliuotę, dažniausiai yra cilindro formos, kurio sienelės storis 0,05...0,06 mm (taip pat tarnauja kaip skaitiklio katodas). Rentgeno spindulių skaitiklio langelis pagamintas iš berilio, o ultravioletinių spindulių skaitiklis – iš kvarcinio stiklo.

Ryžiai. 24 pav. Skaičiavimo greičio priklausomybė nuo gama kvantų energijos („judėjimas su standumu“) Geigerio skaitiklyje

Boras įvedamas į neutronų skaitiklį, su kuriuo sąveikaujant neutronų srautas paverčiamas lengvai aptinkamomis α dalelėmis. Fotonų spinduliuotė – ultravioletinė, rentgeno, γ – spinduliuotė – Geigerio skaitikliai suvokia netiesiogiai – per fotoelektrinį efektą, Komptono efektą, porų susidarymo efektą; kiekvienu atveju su katodo medžiaga sąveikaujanti spinduliuotė paverčiama elektronų srautu.

Ryžiai. 25. Radiometrinė instaliacija pagal Geigerio-Muller skaitiklį.

Tai, kad Geigerio skaitiklis yra lavinos įrenginys, turi ir trūkumų – negalima spręsti apie pagrindinę jo sužadinimo priežastį pagal tokio prietaiso reakciją. Geigerio skaitiklio generuojami išėjimo impulsai veikiant α dalelėms, elektronams, γ-kvantams (skaitiklyje, kuris reaguoja į visas šias spinduliuotės rūšis) niekuo nesiskiria. patys

dalelių, jų energijos visiškai išnyksta jų generuojamose dvynių lavinose.

Geigerio-Muller skaitiklio kokybė paprastai vertinama pagal jo skaičiavimo charakteristikos formą. „Geriems“ skaitikliams skaičiavimo dalies ilgis yra 100–300 V, o plokščiakalnio nuolydis ne didesnis kaip 3–5% 100 V. Skaitiklio V vergo darbinė įtampa dažniausiai parenkama jo skaičiavimo viduryje. plotas.

Kadangi dalelių skaičiaus greitis plynaukštėje kinta proporcingai spinduliavimo branduolinėmis dalelėmis intensyvumui, Geigerio-Mulerio skaitikliai sėkmingai naudojami santykiniams radioaktyviųjų šaltinių aktyvumo matavimams. Absoliučius matavimus sunku atlikti, nes atsižvelgiama į daugybę papildomų pataisymų. Dirbant su mažo intensyvumo šaltiniais, reikia atsižvelgti į skaitiklio foną dėl kosminės spinduliuotės, aplinkos radioaktyvumą ir skaitiklio medžiagos radioaktyvųjį užterštumą. Iš pradžių tauriosios dujos, ypač argonas ir neonas, dažniausiai buvo naudojamos kaip užpildymo dujos prekystalyje. Daugumos skaitiklių slėgis yra nuo 7 iki 20 cmHg, nors kartais jie veikia ir esant aukšto slėgio, iki 1 atm. Tokio tipo skaitikliuose būtina naudoti specialias elektronines grandines, kad būtų gesinamas dujų išlydis, atsiradęs į skaitiklį patekus jonizuojančiai spinduliuotei. Todėl tokie skaitikliai vadinami savaime neužgesinančio tipo Geigerio-Muller skaitikliais. Jie turi labai prastą skiriamąją gebą. Grandinių naudojimas priverstiniam iškrovos gesinimui, tobulinimas

skiriamoji geba labai apsunkina eksperimentinę sąranką, ypač jei vienu metu naudojamas didelis skaičius skaitiklių.

Tipiškas stiklo Geigerio-Muller skaitiklis parodytas Fig. 25.

Ryžiai. 25. Stiklinis Geigerio-Muller skaitiklis: 1 -

geometriškai sandarus stiklo vamzdis; 2 – katodas (plonas vario sluoksnis ant nerūdijančio plieno vamzdžio); 3 - katodo išėjimas; 4 - anodas (plonas ištemptas siūlas).

Lentelėje. 1 pateikiama informacija apie savaime užgęstančius halogeninius Geigerio skaitiklius

Rusijos gamybos, labiausiai tinka Buitinė technika radiacijos kontrolė.

Pavadinimai: 1 - darbinė įtampa, V; 2 - plokščiakalnis - mažos skaičiavimo greičio priklausomybės nuo maitinimo įtampos sritis, V; 3 - nuosavas skaitiklio fonas, imp/s, ne daugiau; 4 - skaitiklio jautrumas spinduliuotei, impulsas/μR (* - kobaltui-60); 5 - išėjimo impulso amplitudė, V, ne mažesnė; 6 - matmenys, mm - skersmuo x ilgis (ilgis x plotis x

aukštis); 7.1 - kietoji β - ir γ - spinduliuotė; 7.2 - ta pati ir minkšta β - spinduliuotė; 7.3 - tas pats ir α - spinduliuotė; 7.4 - γ - spinduliuotė.

26 pav. Laikrodžiai su įmontuotu Geigerio-Muller skaitikliu.

Geigerio-Muller skaitiklis, tipas STS-6, skaičiuoja β ir γ daleles ir priklauso savaime gesinantiems skaitikliams. Tai nerūdijančio plieno cilindras, kurio sienelės storis 50 mg/(cm2), su tvirtinimo elementais. Skaitiklis užpildytas neono ir bromo garų mišiniu. Bromas gesina išmetimą.

Skaitiklių konstrukcijos yra labai įvairios ir priklauso nuo spinduliuotės tipo ir jos energijos, taip pat nuo matavimo technikos).

Radiometrinė sąranka, pagrįsta Geigerio-Muller skaitikliu, parodyta Fig. 27. Įtampa į skaitiklį tiekiama iš aukštos įtampos maitinimo šaltinio. Impulsai iš skaitiklio tiekiami į stiprintuvo bloką, kur jie sustiprinami, o tada registruojami skaičiavimo įtaisu.

Geigerio-Muller skaitikliai naudojami visų tipų spinduliuotei registruoti. Jie gali būti naudojami tiek absoliutiems, tiek santykiniams radioaktyviųjų išmetimų matavimams.

Ryžiai. 27. Geigerio-Muller skaitiklių dizainas: a - cilindrinis; b

– vidinis užpildymas; g – tekantis skysčiams. 1 – anodas (surinkimo elektrodas); 2 - katodas; 3 - stiklinis butelis; 4 - elektrodų laidai; 5 - stiklo vamzdis; 6 - izoliatorius; 7 - žėručio langas; 8 - dujų įleidimo vožtuvas.

1908 metais vokiečių fizikas Hansas Geigeris dirbo Ernstui Rutherfordui priklausančiose chemijos laboratorijose. Toje pačioje vietoje jų buvo paprašyta išbandyti įkrautų dalelių skaitiklį, kuris buvo jonizuota kamera. Kameroje buvo elektrinis kondensatorius, kuris buvo užpildytas dujomis aukštas spaudimas. Net Pierre'as Curie šį prietaisą naudojo praktiškai, tyrinėdamas elektros energiją dujose. Geigerio idėja – aptikti jonų spinduliavimą – buvo siejama su jų įtaka lakiųjų dujų jonizacijos lygiui.

1928 m. vokiečių mokslininkas Walteris Mülleris, dirbdamas su Geigeriu ir jam vadovaujant, sukūrė keletą skaitiklių, registruojančių jonizuojančias daleles. Prietaisai buvo reikalingi tolesniems radiacijos tyrimams. Fizika, kaip eksperimentų mokslas, negalėjo egzistuoti be matavimo struktūrų. Buvo atrasta tik keletas spindulių: γ, β, α. Geigerio užduotis buvo išmatuoti visų tipų spinduliuotę jautriais instrumentais.

Geigerio-Muller skaitiklis yra paprastas ir pigus radioaktyvus jutiklis. Tai nėra tikslus instrumentas, fiksuojantis atskiras daleles. Ši technika matuoja bendrą jonizuojančiosios spinduliuotės įsotinimą. Fizikai jį naudoja su kitais jutikliais, kad atlikdami eksperimentus atliktų tikslius skaičiavimus.

Galima būtų pereiti tiesiai prie detektoriaus aprašymo, tačiau jo veikimas atrodys nesuprantamas, jei mažai išmanysite apie jonizuojančiąją spinduliuotę. Spinduliavimo metu medžiagai pasireiškia endoterminis poveikis. Prie to prisideda energija. Pavyzdžiui, ultravioletiniai ar radijo bangos nepriklauso tokiai spinduliuotei, tačiau kietoji ultravioletinė šviesa priklauso. Čia apibrėžiama įtakos riba. Rūšis vadinama fotonu, o patys fotonai yra γ-kvantai.

Ernstas Rutherfordas energijos išmetimo procesus suskirstė į 3 tipus, naudodamas įrenginį su magnetinis laukas:

γ – fotonas;
α – helio atomo branduolys;
β yra didelės energijos elektronas.

Galite apsisaugoti nuo α dalelių popierinė drobė. β prasiskverbti giliau. γ įsiskverbimo gebėjimas yra didžiausias. Neutronai, apie kuriuos mokslininkai sužinojo vėliau, yra pavojingos dalelės. Jie veikia kelių dešimčių metrų atstumu. Turėdami elektrinį neutralumą, jie nereaguoja su skirtingų medžiagų molekulėmis.

Tačiau neutronai lengvai patenka į atomo centrą, provokuoja jo sunaikinimą, dėl kurio susidaro radioaktyvūs izotopai. Skildami, izotopai sukuria jonizuojančiąją spinduliuotę. Iš spinduliuotės gavusio žmogaus, gyvūno, augalo ar neorganinio objekto spinduliuotė sklinda keletą dienų.

Prietaisas susideda iš metalinio arba stiklo vamzdelio, į kurį pumpuojamos tauriosios dujos (argono-neono mišinys arba grynos medžiagos). Vamzdyje nėra oro. Dujos pridedamos esant slėgiui ir sumaišomos su alkoholiu ir halogenu. Visame vamzdyje ištempta viela. Lygiagrečiai yra geležinis cilindras.

Viela vadinamas anodu, o vamzdis vadinamas katodu. Kartu jie yra elektrodai. Elektrodams taikoma aukšta įtampa, kuri savaime nesukelia iškrovos reiškinių. Indikatorius išliks tokioje būsenoje, kol jo dujinėje terpėje atsiras jonizacijos centras. Minusas yra prijungtas prie vamzdžio iš maitinimo šaltinio, o pliusas yra prijungtas prie laido, nukreipto per aukšto lygio varžą. Mes kalbame apie nuolatinį dešimčių šimtų voltų tiekimą.

Kai dalelė patenka į vamzdelį, tauriųjų dujų atomai susiduria su ja. Susilietus išsiskiria energija, kuri atskiria elektronus nuo dujų atomų. Tada susidaro antriniai elektronai, kurie taip pat susiduria, generuodami naujų jonų ir elektronų masę. Elektrinis laukas veikia elektronų greitį link anodo. Šio proceso metu susidaro elektros srovė.

Susidūrimo metu prarandama dalelių energija, baigiasi jonizuotų dujų atomų tiekimas. Kai įkrautos dalelės patenka į dujų išlydžio Geigerio skaitiklį, vamzdžio varža sumažėja, o tai iškart sumažina padalijimo vidurio taško įtampą. Tada pasipriešinimas vėl pakyla - tai reiškia, kad atkuriama įtampa. Impulsas tampa neigiamas. Prietaisas rodo impulsus, o mes galime juos skaičiuoti, tuo pačiu įvertindami dalelių skaičių.

Pagal dizainą Geiger skaitikliai būna 2 tipų: plokščių ir klasikinių.

Pagaminta iš plono gofruoto metalo. Dėl gofravimo vamzdis įgauna standumą ir atsparumą išoriniams poveikiams, o tai apsaugo nuo jo deformacijos. Vamzdžio galuose yra stiklo arba plastiko izoliatoriai, kuriuose yra dangteliai, skirti išvesti į prietaisus.

Vamzdžio paviršius lakuotas (išskyrus laidus). Klasikinis skaitiklis laikomas universaliu visų žinomų spinduliuotės tipų matavimo detektoriumi. Ypač γ ir β atveju.

Jautrūs skaitikliai, skirti fiksuoti minkštą beta spinduliuotę, yra kitokio dizaino. Dėl nedidelio beta dalelių skaičiaus jų kūnas yra plokščios formos. Yra langas iš žėručio, kuris šiek tiek išlaiko β. BETA-2 jutiklis yra vieno iš šių įrenginių pavadinimas. Kitų plokščiųjų skaitiklių savybės priklauso nuo medžiagos.

Norėdami apskaičiuoti skaitiklio jautrumą, įvertinkite mėginyje esančių mikrorentgenų ir šios spinduliuotės signalų skaičiaus santykį. Prietaisas nematuoja dalelės energijos, todėl nepateikia absoliučiai tikslaus įvertinimo. Prietaisai kalibruojami naudojant izotopų šaltinių pavyzdžius.

Taip pat reikia atkreipti dėmesį į šiuos parametrus:

Indikatoriaus srities, per kurią praeina mikrodalelės, charakteristika priklauso nuo jos dydžio. Kuo platesnė sritis, tuo daugiau bus sugautos dalelės.

Įtampa turi atitikti vidutines charakteristikas. Pati veikimo charakteristika yra plokščia fiksuotų impulsų skaičiaus priklausomybės nuo įtampos dalis. Antrasis jo pavadinimas yra plynaukštė. Šiuo metu prietaiso veikimas pasiekia didžiausią aktyvumą ir vadinamas viršutine matavimo riba. Vertė - 400 voltų.

Darbinis plotis - skirtumas tarp išėjimo įtampos į plokštumą ir kibirkštinio išlydžio įtampos. Vertė yra 100 voltų.

Vertė matuojama procentais nuo impulsų skaičiaus 1 volte. Rodo matavimo paklaidą (statistinę) impulsų skaičiuje. Vertė yra 0,15%.

Temperatūra yra svarbi, nes skaitiklis dažnai turi būti naudojamas sunkiomis sąlygomis. Pavyzdžiui, reaktoriuose. Bendrojo naudojimo skaitikliai: nuo -50 iki +70 Celsijaus.

Išteklius charakterizuojamas iš viso visų impulsų, užfiksuotų iki to momento, kai prietaiso rodmenys tampa neteisingi. Jei įrenginyje yra savaiminio gesinimo organinių medžiagų, impulsų skaičius bus vienas milijardas. Išteklius tikslinga skaičiuoti tik esant darbinei įtampai. Kai prietaisas yra saugomas, srautas sustoja.

Tai yra laikas, per kurį prietaisas praleidžia elektrą, reaguodamas į jonizuojančią dalelę. Yra viršutinė impulsų dažnio riba, kuri riboja matavimo intervalą. Reikšmė yra 10 mikrosekundžių.

Dėl atkūrimo laiko (taip pat vadinamo negyvu laiku) prietaisas gali sugesti lemiamu momentu. Siekdami išvengti viršijimo, gamintojai montuoja švino ekranus.

Fonas matuojamas storasienėje švino kameroje. Įprasta vertė yra ne daugiau kaip 2 impulsai per minutę.

AT pramoniniu mastu Jie gamina daugybę Geigerio-Muller skaitiklių modifikacijų. Jų gamyba prasidėjo sovietmečiu ir tęsiasi dabar, bet jau Rusijos Federacijoje.

Prietaisas naudojamas:

branduolinės pramonės objektuose;
mokslo institutuose;
medicinoje;
namie.

Po avarijos Černobylio atominė elektrinė Dozimetrus perka ir eiliniai miestiečiai. Visi instrumentai turi Geigerio skaitiklį. Tokie dozimetrai komplektuojami su vienu arba dviem vamzdeliais.

Pačiam pasidaryti skaitiklį sunku. Jums reikia radiacijos jutiklio, ir ne visi gali jį nusipirkti. Pati skaitiklio grandinė jau seniai žinoma – pavyzdžiui, fizikos vadovėliuose ji taip pat spausdinama. Tačiau namuose atgaminti įrenginį galės tik tikras „kairiarankis“.

Talentingi savamoksliai meistrai išmoko pasigaminti skaitiklio pakaitalą, kuris taip pat gali išmatuoti gama ir beta spinduliuotę naudojant fluorescencinę ir kaitinamąją lempą. Taip pat naudojami transformatoriai iš sugedusių įrenginių, Geigerio vamzdis, laikmatis, kondensatorius, įvairios plokštės, rezistoriai.

n – m = nmτ p

Diagnozuojant spinduliuotę, būtina atsižvelgti į paties skaitiklio foną. Net ir esant tinkamo storio švino ekranavimui, registracijos rodiklis nenustatomas iš naujo. Šis reiškinys turi paaiškinimą: veiklos priežastis – pro švino storius prasiskverbianti kosminė spinduliuotė. Kas minutę virš Žemės paviršiaus veržiasi miuonai, kuriuos skaitiklis registruoja 100% tikimybe.

Yra ir kitas fono šaltinis – paties įrenginio sukaupta spinduliuotė. Todėl kalbant apie Geigerio skaitiklį, taip pat tikslinga kalbėti apie nusidėvėjimą. Kuo daugiau spinduliuotės prietaisas sukaupė, tuo mažesnis jo duomenų patikimumas.