Naudodami šiuolaikinį Geigerio skaitiklį, galite išmatuoti statybinių medžiagų radiacijos lygį, žemės sklypas ar butai, taip pat maistas. Tai demonstruoja beveik šimtaprocentinę įkrautos dalelės tikimybę, nes jai aptikti pakanka tik vienos elektronų ir jonų poros.
Technologija, kuria remiantis sukurtas modernus dozimetras, pagrįstas Geigerio-Muller skaitikliu, leidžia gauti rezultatus didelio tikslumo per labai trumpą laiką. Matavimas trunka ne ilgiau kaip 60 sekundžių, o visa informacija grafine ir skaitine forma rodoma dozimetro ekrane.
Įrenginio sąranka
Įrenginys turi galimybę nustatyti slenkstinę vertę, kai ji viršijama, duodamas garso signalas, įspėjantis apie pavojų. Atitinkamame nustatymų skyriuje pasirinkite vieną iš nurodytų slenksčių reikšmių. Taip pat galima išjungti pyptelėjimą. Prieš atliekant matavimus, rekomenduojama individualiai sukonfigūruoti įrenginį, pasirinkti ekrano ryškumą, parametrus garso signalas ir baterijos.
Matavimo procedūra
Pasirinkite režimą „Matavimas“ ir prietaisas pradės vertinti radioaktyvią situaciją. Maždaug po 60 sekundžių jo ekrane pasirodo matavimo rezultatas, po kurio prasideda kitas analizės ciklas. Norint gauti tikslų rezultatą, rekomenduojama atlikti bent 5 matavimo ciklus. Padidėjęs stebėjimų skaičius suteikia patikimesnius rodmenis.
Objektų, pavyzdžiui, statybinių medžiagų arba, foninei spinduliuotei matuoti maisto produktai, reikia įjungti „Matavimo“ režimą kelių metrų atstumu nuo objekto, tada atnešti įrenginį prie objekto ir išmatuoti foną kuo arčiau jo. Palyginkite prietaiso rodmenis su duomenimis, gautais kelių metrų atstumu nuo objekto. Skirtumas tarp šių rodmenų yra papildomas tiriamo objekto radiacinis fonas.
Jei matavimo rezultatai viršija vietovės, kurioje esate, natūralų foną, tai rodo tiriamo objekto radiacinį užterštumą. Norint įvertinti skysčio užterštumą, rekomenduojama atlikti matavimus virš atviro jo paviršiaus. Kad prietaisas būtų apsaugotas nuo drėgmės, jis turi būti apvyniotas plastikinė plėvelė, bet ne daugiau kaip vienas sluoksnis. Jei dozimetras ilgą laiką buvo žemesnėje nei 0°C temperatūroje, prieš atliekant matavimus jis turi būti laikomas kambario temperatūros per 2 valandas.
Radiacinė sauga ir aplinkos užterštumo laipsnis daugeliui pasaulio piliečių nerūpėjo, kol neįvyko katastrofiški įvykiai, nusinešę šimtų ir tūkstančių žmonių gyvybes ir sveikatą. Tragiškiausi pagal radiacinę taršą buvo Fukušima, Nagasakis ir Černobylio katastrofa. Šios teritorijos ir su jomis susijusios istorijos vis dar saugomos kiekvieno žmogaus atmintyje ir yra pamoka, kuri, nepaisant užsienio politikos situacijos ir lygio finansinė gerovė Radiacinė sauga visada yra dėl ko nerimauti. Būtina žinoti, kokioms dalelėms registruoti naudojamas Geigerio skaitiklis, kokių gelbėjimo ir prevencinių priemonių reikėtų imtis įvykus nelaimei.
Kam naudojamas Geigerio skaitiklis? Dėl kelių žmogaus sukeltų nelaimių ir kritiškai padidėjus radiacijos lygiui ore per pastaruosius kelis dešimtmečius, žmonija sugalvojo ir išrado unikalius ir patogiausius prietaisus dalelėms registruoti naudojant Geigerio skaitiklį buityje ir pramonėje. Šie prietaisai leidžia išmatuoti radiacinės taršos lygį, taip pat statiškai stebėti užterštumo situaciją teritorijoje ar vietovėje, atsižvelgiant į oro sąlygas, geografinę padėtį ir klimato pokyčius.
Koks yra Geigerio skaitiklio veikimo principas? Šiandien kiekvienas gali įsigyti buitinio tipo dozimetrą ir Geigerio skaitiklį. Pažymėtina, kad atsižvelgiant į tai, kad spinduliuotė gali būti tiek natūrali, tiek dirbtinė, žmogus turi nuolat stebėti foninę spinduliuotę savo namuose, taip pat tiksliai žinoti, kokias daleles registruoja Geigerio skaitiklis, apie radiacijos metodus ir būdus. profilaktinė apsauga nuo jonizuojančių medžiagų ir. Kadangi spinduliuotės žmogus be specialios įrangos negali matyti ir pajusti, daugelis žmonių gali būti užsikrėsti ilgą laiką to nežinodami.
Kokios spinduliuotės reikia Geigerio skaitikliui?
Svarbu atsiminti, kad spinduliuotė gali būti skirtinga, priklausomai nuo to, iš kokių įkrautų dalelių ji susideda ir kiek ji pasklido nuo šaltinio. Kam naudojamas Geigerio skaitiklis? Pavyzdžiui, spinduliuotės alfa dalelės nėra laikomos pavojingomis ir agresyviomis žmogaus organizmui, tačiau ilgai veikiamos gali sukelti tam tikras ligas, gerybinius navikus ir uždegimus. Beta spinduliuotė laikoma pavojingiausia ir žalingiausia žmonių sveikatai. Geigerio skaitiklio veikimo principas yra skirtas būtent tokioms dalelėms išmatuoti ore.Beta užtaisai gali būti gaminami dirbtinai, kai veikia atominės elektrinės ar cheminės laboratorijos, arba natūraliai dėl vulkaninių uolienų ir kitų požeminių šaltinių. Tam tikrais atvejais didelė beta tipo jonizuojančių elementų koncentracija ore gali sukelti vėžį, gerybinius navikus, infekcijas, gleivinių atsiskyrimus, skydliaukės ir kaulų čiulpų.
Kas yra Geigerio skaitiklis ir kaip veikia Geigerio skaitiklis? Taip jie vadina specialus prietaisas, kuriame sumontuoti buitinio ir profesionalaus tipo dozimetrai ir radiometrai. Geigerio skaitiklis – jautrus dozimetro elementas, kuris, nustačius tam tikrą jautrumo lygį, padeda nustatyti jonizuojančių medžiagų koncentraciją ore per tam tikrą laikotarpį.
Geigerio skaitiklį, kurio nuotrauka parodyta aukščiau, XX amžiaus pradžioje pirmą kartą išrado ir praktiškai išbandė mokslininkas Walteris Mülleris. Geigerio skaitiklio privalumus ir trūkumus gali įvertinti ir dabartinės kartos. Šis prietaisas plačiai naudojamas kasdieniame gyvenime ir pramonės sferoje iki šių dienų. Kai kurie meistrai netgi savo rankomis gamina Geigerio skaitiklį.
Patobulinti radiacijos dozimetrai
Reikia pasakyti, kad nuo Geigerio skaitiklio ir dozimetro išradimo iki šių dienų šie universalūs prietaisai perėjo daugybę tobulinimo ir modernizavimo etapų. Šiandien tokie prietaisai gali būti naudojami ne tik žemam foninės spinduliuotės lygiui patikrinti gyvenimo sąlygas arba gamyboje, bet taip pat naudoti labiau optimizuotus ir patobulintus modelius, kurie padeda išmatuoti radiacijos lygį atominėse elektrinėse, taip pat karyboje.Šiuolaikiniai metodai Geigerio skaitikliai leidžia užfiksuoti ne tik bendrą jonizuojančių medžiagų kiekį ore per tam tikrą laikotarpį, bet ir reaguoti į jų tankį, krūvio laipsnį, spinduliuotės tipą ir poveikio paviršiui pobūdį.
Pavyzdžiui, norint, kad Geigerio skaitikliai būtų skirti buityje ar asmeniniam naudojimui, nereikia tobulinti pajėgumų, nes jie dažniausiai naudojami buityje ir naudojami foninei spinduliuotei patikrinti namuose, ant maisto, drabužių ar statybinės medžiagos, kuriame gali būti tam tikras įkrovimo lygis. Tačiau pramoniniai ir profesionalūs dozimetrai reikalingi rimtesniems ir sudėtingesniems spinduliuotės apšvitai tikrinti ir kaip nuolatinis būdas stebėti radiacijos lauką atominėse elektrinėse, chemijos laboratorijose ar atominėse elektrinėse.
Skambinkite dabar
ir gauti į laisvę
konsultacija su specialistu
Atsižvelgiant į tai, kad daugelis šiuolaikinių šalių šiandien turi stiprų branduoliniai ginklai, kiekvienas planetos žmogus turėtų turėti profesionalius dozimetrus ir Geigerio skaitiklius, kad nelaimės ar nelaimės atveju galėtų laiku suvaldyti radiacinį lauką ir išgelbėti savo bei artimųjų gyvybes. Taip pat pravartu iš anksto sužinoti apie Geigerio skaitiklio privalumus ir trūkumus.
Verta pasakyti, kad Geigerio skaitiklių veikimo principas suteikia atsaką ne tik į radiacijos krūvio intensyvumą ir jonizuojančių dalelių skaičių ore, bet ir leidžia atskirti alfa spinduliuotę nuo beta spinduliuotės. Kadangi beta spinduliuotė yra laikoma agresyviausia ir galingiausia savo krūvio ir jonų koncentracija, jai tirti skirti Geigerio skaitikliai yra uždengti specialiais švino arba plieniniais spaustukais, siekiant išfiltruoti perteklinius elementus ir nepažeisti įrangos bandymo metu.
Galimybė išmatuoti ir atskirti įvairius spinduliuotės tipo srautus šiandien daugeliui žmonių leido efektyviai naudoti dozimetrus, tiksliai apskaičiuoti tam tikros teritorijos užterštumo pavojų ir lygį įvairių tipų radiacijos elementais.
Iš ko susideda Geigerio skaitiklis?
Kur naudojamas Geigerio skaitiklis? Kaip minėta pirmiau, Geigerio skaitiklis nėra atskiras elementas, o naudojamas kaip pagrindinis ir pagrindinis dozimetro dizaino elementas. Tai būtina norint kokybiškai ir tiksliai patikrinti foninę spinduliuotę tam tikroje srityje.Reikėtų pasakyti, kad Geigerio skaitiklis yra gana paprasto dizaino. Apskritai jo dizainas turi šias savybes.
Geigerio skaitiklis yra mažas indas, kuriame yra inertinių dujų. Skirtingi gamintojai kaip dujas naudoja skirtingus elementus ir medžiagas. Dažniausiai Geigerio skaitikliai gaminami su cilindrais, užpildytais argonu, neonu arba šių dviejų medžiagų mišiniais. Verta paminėti, kad dujos, kurios užpildo skaitiklio balioną, turi minimalų slėgį. Tai būtina, kad tarp katodo ir anodo nebūtų įtampos ir neatsirastų elektrinio impulso.
Katodas yra viso skaitiklio struktūra. Anodas yra viela arba metalinė jungtis tarp cilindro ir pagrindinės dozimetro konstrukcijos, sujungta su jutikliu. Pažymėtina, kad kai kuriais atvejais anodas, kuris tiesiogiai reaguoja į spinduliavimo elementus, gali būti pagamintas su specialia apsaugine danga, kuri leidžia valdyti jonus, kurie prasiskverbia pro anodą ir turi įtakos galutiniams matavimo rodmenims.
Kaip veikia Geigerio skaitiklis?
Išsiaiškinus pagrindinius Geigerio skaitiklio konstrukcijos dalykus, verta trumpai apibūdinti Geigerio skaitiklio veikimo principą. Atsižvelgiant į jo išdėstymo paprastumą, jo veikimą ir veikimą taip pat labai lengva paaiškinti. Geigerio skaitiklis veikia šiuo principu:- Įjungus dozimetrą, naudojant rezistorių tarp katodo ir anodo atsiranda padidėjusi elektros įtampa. Tačiau veikimo metu įtampa negali nukristi dėl to, kad skaitiklio balionas užpildytas inertinėmis dujomis.
- Kai įkrautas jonas patenka į anodą, jis pradeda maišytis su inertinėmis dujomis, kad jonizuotų. Taigi jutiklis aptinka spinduliavimo elementą ir gali paveikti spinduliuotės foną bandomoje srityje. Testo pabaigą dažniausiai signalizuoja būdingas Geigerio skaitiklio garsas.
1.4 Geigerio-Muller skaitiklis
IN Proporciniame skaitiklyje dujų išleidimas vystosi tik dalyje dujų tūrio. Pirmiausia jame susidaro pirminė jonizacija, o vėliau elektronų lavina. Likusio tūrio nepadengia dujų išleidimas. Didėjant įtampai, kritinė sritis plečiasi. Jame didėja sužadintų molekulių koncentracija, taigi ir skleidžiamų fotonų skaičius. Fotonų įtakoje dujos išeina iš katodo ir molekulių.
vis daugiau fotoelektronų. Pastarieji savo ruožtu sukelia naujas elektronų lavinas skaitiklio tūryje, kurio neužima pirminės jonizacijos dujų išlydis. Taigi, padidėjus įtampai U, dujų išlydis plinta visame skaitiklio tūryje. Esant tam tikrai įtampai U p. Vadinamas slenksčiu, dujų išleidimas apima visą skaitiklio tūrį. Esant įtampai U p prasideda Geigerio-Mulerio sritis.
Geigerio skaitiklis (arba Geigerio-Mulerio skaitiklis) – tai dujomis užpildytas įkrautų elementariųjų dalelių skaitiklis, kurio elektrinis signalas sustiprinamas dėl antrinės skaitiklio dujų tūrio jonizacijos ir nepriklauso nuo skaitiklio paliekamos energijos. dalelė šiame tūryje. 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 tipų radioaktyviąją ir kitokią jonizuojančiąją spinduliuotę: α - ir β - daleles, γ - kvantus, šviesos ir rentgeno kvantus, didelės energijos daleles kosminiuose spinduliuose ir greitintuvus. Gama kvantai registruojami Geigerio-Mulerio skaitikliu, naudojant antrines jonizuojančias daleles - fotoelektronus, Komptono elektronus, elektronų-pozitronų poras; neutronus registruoja atatrankos branduoliai ir branduolinės reakcijos produktai, atsirandantys priešingose dujose. Skaitiklis veikia įtampa, atitinkančia nepriklausomą
vainikinės iškrovos (V sekcija, 21 pav.).
Ryžiai. 21. Geigerio skaitiklio prijungimo grandinė
Potencialų skirtumas (V) taikomas tarp sienelių ir centrinio elektrodo per varžą R, nukreiptą kondensatoriumi.
C1.
Šis skaitiklis turi beveik šimtą procentų tikimybę užregistruoti įkrautą dalelę, nes už
Iškrovai įvykti pakanka vienos elektronų ir jonų poros.
Struktūriškai Geigerio skaitiklis suprojektuotas taip pat, kaip ir proporcinis skaitiklis, t.y. yra kondensatorius (dažniausiai cilindrinis), turintis labai nehomogenišką elektrinį lauką. Teigiamas potencialas (anodas) taikomas vidiniam elektrodui (plonas metalinis siūlas), o neigiamas potencialas (katodas) – išoriniam elektrodui. Elektrodai yra uždengti hermetiškai uždarytoje talpykloje, pripildytoje šiek tiek dujų iki 13-26 kN/m2 (100-200 mm pm.st.) slėgio. Skaitiklio elektrodams įjungiama kelių šimtų procentų įtampa. Ženklas + uždedamas ant sriegio per varžą R.
Funkciškai Geigerio skaitiklis taip pat pakartoja proporcingą skaitiklį, tačiau skiriasi nuo naujausios temos, kuris dėl didesnio potencialų skirtumo ant elektrodų veikia tokiu režimu, kai detektoriaus tūryje pakanka vieno elektrono atsiradimo, kad išsivystytų galingas laviną primenantis procesas, kurį sukelia antrinė jonizacija (dujų stiprinimas), galintis jonizuoti visą sritį šalia anodo gijos. Šiuo atveju srovės impulsas pasiekia ribinę vertę (prisotinamas) ir nepriklauso nuo pirminės jonizacijos. Vystantis kaip lavina, šis procesas baigiasi elektronų jonų debesies susidarymu tarpelektrodų erdvėje, smarkiai padidindamas jo laidumą. Iš esmės, kai dalelė atsitrenkia į Geigerio skaitiklį, jame mirksi (užsidega) nepriklausoma dujų išlydis, matoma (jei talpa permatoma) net ir su paprastomis dujomis. Šiuo atveju dujų stiprinimo koeficientas gali siekti 1010, o impulso vertė gali būti dešimtys voltų.
Mirksi korona išlydis 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 „dėklas“. 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, kad susidarytų nauja išlydžio blykstė. Teigiami jonai, artėdami prie katodo, išmuša iš pastarojo elektronus, todėl sužadintoje būsenoje susidaro neutralūs inertinių dujų atomai. Sužadinti atomai at
pakankamai arti katodo, iš jo paviršiaus išmušami elektronai, kurie tampa naujų lavinų pradininkais. Be išorinis poveikis toks skaitiklis būtų ilgo protrūkio iškrovimo.
Taigi, esant pakankamai dideliam R (108–1010 omų), ant sriegio kaupiasi neigiamas krūvis.
Ir potencialų skirtumas tarp kaitinimo siūlelio ir katodo greitai sumažėja, todėl iškrova nutrūksta. Po to skaitiklio jautrumas atkuriamas po to 10-1 -10-3 sek (C talpos iškrovimo laikas per varžą R). Būtent tiek laiko reikia, kad lėti teigiami jonai, užpildę erdvę šalia anodo gijos po dalelės ir elektronų lavinos, pereitų į katodą,
Ir Atkurtas detektoriaus jautrumas. Toks ilgas neveikiantis laikas yra nepatogus daugeliui programų.
Praktiškai naudojant neužgesantį Geigerio skaitiklį, naudojami įvairūs iškrovos sustabdymo būdai:
a) Elektroninių grandinių naudojimas dujų išmetimui gesinti. Tam pritaikyta elektroninė grandinė, in tinkamas laikas skaitikliui generuoja „priešinį signalą“, kuris sustabdo nepriklausomą iškrovą ir kurį laiką „išlaiko“ skaitiklį, kol visiškai neutralizuojamos atsiradusios įkrautos dalelės. Tokio skaitiklio su iškrovos slopinimo grandine charakteristikos yra artimos savaime gesinančių skaitiklių charakteristikoms ir kartais jas viršija.
b) Gesinimas dėl apkrovos pasipriešinimo verčių ir lygiavertės talpos pasirinkimo, taip pat skaitiklio įtampos vertės.
IN 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
Tam sumažinti naudojamos elektroninės iškrovos slopinimo grandinės, kurios sutrumpina skiriamąją gebą iki teigiamų jonų surinkimo prie katodo laiko (10-4 sek.).
Šiais laikais savaime negęstančius skaitiklius, kuriuose iškrovos gesinimą užtikrina varža R, keičia savaime užgesę skaitikliai, kurie taip pat yra stabilesni. Dėl specialaus dujų užpildo (inertinės dujos, sumaišytos su sudėtingomis molekulėmis, pvz., alkoholio garais, ir mažu
halogenų priemaiša - chloras, bromas, jodas) išmetimas nutrūksta savaime net esant mažam pasipriešinimui R. Savaime gesinančio skaitiklio negyvas laikas ~10-4 sek.
IN 1937 Trostas atkreipė dėmesį į tai, kad jei metras užpildytas argonu
pridėti mažas kiekis(kelių procentų) garų etilo alkoholis(C2 H5 OH), tada jonizuojančios dalelės skaitiklyje sukelta iškrova užges savaime. Vėliau paaiškėjo, kad savaiminis iškrovos išnykimas skaitiklyje taip pat įvyksta, kai į argoną pridedami kitų organinių junginių garai su sudėtingais poliatominiais junginiais. Šios medžiagos paprastai vadinamos gesinimo skaitikliais, o Geigerio-Muller skaitikliai, kuriuose šios medžiagos naudojamos, vadinami savaiminio gesinimo skaitikliais. Savaime gesinantis skaitiklis pripildytas dviejų (ar daugiau) dujų mišinio. Vienos dujos, pagrindinės, sudaro apie 90% mišinio, kitos, gesinimo dujos, sudaro apie 10%. Darbinio mišinio komponentai turi tenkinti privaloma sąlyga, kuris susideda iš to, kad gesinamųjų dujų jonizacijos potencialas turi būti mažesnis už pirmąjį pagrindinių dujų sužadinimo potencialą.
komentuoti. Rentgeno spinduliuotei aptikti dažnai naudojami vieliniai ksenono detektoriai. Pavyzdys yra pirmasis SIBERIA ICRU buitinis skenuojantis skaitmeninis medicininis fluorografas. Kitas rentgeno skaitiklių pritaikymas yra rentgeno spindulių fluorescencinės bangos dispersinis spektrometras (pavyzdžiui, Venus 200), skirtas įvairiems medžiagų ir medžiagų elementams nustatyti. Priklausomai nuo nustatomo elemento, galima naudoti šiuos detektorius: - pratekėjimo proporcingą detektorių su 1, 2, 6 mikronų storio langais, netekantį neoninį detektorių su 25 ir 50 mikronų storio langais, - netekantį kriptoną. detektorius su 100 mikronų storio langeliu, - ksenono detektorius su 200 mikronų langeliu ir scintiliacijos detektorius su 300 mikronų langu.
Savaiminio gesinimo matuokliai leidžia atlikti didesnį skaičiavimo greitį be specialių elektroninių grandinių
gesinant išskyras, todėl jie rado platus pritaikymas. Savaiminio gesinimo matuokliai su organinėmis gesinimo priemaišomis turi ribotą tarnavimo laiką (108 -1010 impulsų). Naudojant vieną iš halogenų kaip gesinimo priemaišą (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 „ištempimo“ jie netaikomi sutapimo grandinėse.
Pagrindinės skaitiklio charakteristikos yra šios: skaičiavimo charakteristika - skaičiavimo greičio priklausomybė nuo darbinės įtampos; skaitiklio efektyvumas – išreikštas procentais, suskaičiuotų dalelių skaičiaus ir visų į skaitiklio darbinį tūrį patenkančių dalelių skaičiaus santykis; sprendimo laikas -
minimalus laiko intervalas tarp impulsų, kuriais jie registruojami atskirai, ir skaitiklių eksploatavimo laikas.
Ryžiai. 22. Negyvo laiko atsiradimo skaitiklis schema Geigeris-Miuleris.(Impulso forma iškrovimo metu Geigerio-Muller skaitiklyje).
Laikas, kurio reikia norint atkurti Geigerio skaitiklio jautrumą spinduliuotei ir iš tikrųjų lemia jo veikimą – „negyvas“ laikas – yra svarbi jo savybė.
Jei Geigerio-Mulerio skaitiklyje momentu t 0 prasideda branduolinės dalelės sukelta iškrova, tai skaitiklio įtampa smarkiai krenta. Skaitiklis negali reguliuoti kitų dalelių tam tikrą laiką, kuris vadinamas mirusiu laiku. Nuo momento t 1, t.y. Pasibaigus nustatytam laikui, skaitiklyje vėl gali atsirasti nepriklausoma iškrova. Tačiau iš pradžių pulso amplitudė vis dar maža. Tik erdviniam krūviui pasiekus katodo paviršių, skaitiklyje susidaro normalios amplitudės impulsai. Laiko intervalas τ s nuo momento t 0, kai skaitiklyje įvyksta nepriklausomas iškrovimas, ir momento, kai atsistato darbinė įtampa t 3, vadinamas atsistatymo laiku. Kad įrašymo įrenginys skaičiuotų impulsą, būtina, kad jo amplitudė viršytų tam tikrą reikšmę U p. Laiko intervalas nuo savaiminio išsikrovimo momento t 0 iki impulso t 2 amplitudės U p susidarymo momento vadinamas Geigerio-Mulerio skaitiklio skiriamuoju laiku 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. Tegul m yra stebimas skaitiklio skaičiavimo greitis. Tada laiko dalis, per kurią skaičiavimo įrenginys yra nejautrus, yra lygi m τ. Vadinasi, per laiko vienetą prarastų impulsų skaičius yra nm τ p, kur n yra skaičiavimo greitis, kuris būtų stebimas, jei sprendimo laikas būtų nežymiai mažas. Štai kodėl
n – m = nmτ р | ||||||
−m τ |
||||||
Skaičiavimo greičio korekcija, kurią suteikia ši lygtis, vadinama nusistovėjusio laiko korekcija.
Halogeniniai savaime gesinantys skaitikliai pasižymi žemiausia maitinimo įtampa, puikiais išėjimo signalo parametrais ir gana dideliu greičiu.
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 apkaba yra skaičiavimo pradžios įtampa V 1 ir V 2 yra apatinė ir viršutinė darbinės sekcijos ribos, vadinamoji plynaukštė, kurioje 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 skaitiklio jautrumas spinduliuotei dažnai išreiškiamas impulsu / μR (impulsų vienam mikrorentgenui; šis matmuo išplaukia iš skaičiavimo dažnio - impulso / s - santykio su spinduliuote lygis – μR/s). IN
Tais atvejais, kai jis nenurodytas (deja, nedažnai), įvertinkite jautrumą spinduliuotei
Skaitiklį lemia dar vienas labai svarbus parametras – jo paties fonas. Taip vadinamas skaičiavimo greitis, kurį sukelia du komponentai: išorinė - natūrali foninė spinduliuotė ir vidinė - radionuklidų, esančių pačioje skaitiklio struktūroje, 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 nepašalinamą poveikį įrangai.)
Dar vienas svarbi savybė Geigerio skaitiklis yra jo spinduliavimo jautrumo priklausomybė nuo jonizuojančių dalelių energijos („kietumo“). Profesionaliu žargonu šių santykių grafikas vadinamas „jėgos judėjimu“. Kiek ši priklausomybė yra svarbi, parodyta paveiksle pateiktame grafike. „Važiavimas 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, įleidžiamas į gerai ištuštėjusį sandarų cilindrą su dviem elektrodais. Cilindras gali būti stiklas, metalas ir tt Paprastai skaitikliai suvokia spinduliuotę per visą paviršių, tačiau yra ir tokių, kurių cilindre tam skirtas specialus "langas".
Geigerio skaitikliai gali reaguoti į daugiausiai skirtingų tipų jonizuojanti spinduliuotė – α, β, γ, ultravioletiniai, rentgeno spinduliai, neutronai. 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 cilindras, 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 langas pagamintas iš berilio, o ultravioletinių spindulių skaitiklio langelis pagamintas iš kvarcinio stiklo.
Ryžiai. 24. Skaičiavimo greičio priklausomybė nuo gama kvantų energijos („stūmio su standumu“) Geigerio skaitiklyje
Į neutronų skaitiklį įvedamas boras, su kuriuo sąveikaujant neutronų srautas paverčiamas lengvai registruojamomis α dalelėmis. Fotonų spinduliuotė – ultravioletinė, rentgeno, γ – spinduliuotė – Geigerio skaitikliai suvokia netiesiogiai – per fotoelektrinį efektą, Komptono efektą, porų kūrimo efektą; kiekvienu atveju su katodo medžiaga sąveikaujanti spinduliuotė paverčiama elektronų srautu.
Ryžiai. 25. Radiometrinė instaliacija, pagrįsta Geigerio-Muller skaitikliu.
Tai, kad Geigerio skaitiklis yra lavinos įrenginys, turi ir trūkumų – pagal tokio prietaiso reakciją negalima spręsti apie pagrindinę jo sužadinimo priežastį. Išvesties impulsai, kuriuos generuoja Geigerio skaitiklis, veikiant α dalelėms, elektronams, γ kvantams (skaitiklyje, kuris reaguoja į visas šias spinduliuotės rūšis), nesiskiria. Sami
dalelių, jų energijos visiškai išnyksta jų generuojamose dvynių lavinose.
Geigerio-Muller skaitiklio kokybė paprastai vertinama pagal jo skaičiavimo charakteristikų tipą. „Geriems“ skaitikliams skaičiavimo dalies ilgis yra 100–300 V, o plokščiakalnio nuolydis ne didesnis kaip 3–5% 100 V. V skaitiklio darbinė įtampa paprastai parenkama skaičiavimo viduryje. plotas.
Kadangi dalelių skaičiaus greitis plynaukštėje kinta proporcingai branduolinių dalelių švitinimo intensyvumui, Geigerio-Mulerio skaitikliai sėkmingai naudojami santykiniams radioaktyviųjų šaltinių aktyvumo matavimams. Absoliučius matavimus sunku atlikti dėl daugybės papildomų pataisymų, į kuriuos atsižvelgiama. Dirbant su mažo intensyvumo šaltiniais, reikia atsižvelgti į priešpriešinį foną, kurį sukelia kosminė spinduliuotė, aplinkos radioaktyvumas ir priešingos medžiagos radioaktyvioji tarša. Iš pradžių kaip skaitiklio užpildymo dujos dažniausiai buvo naudojamos tauriosios dujos, ypač argonas ir neonas. Daugumos skaitiklių slėgis yra nuo 7 iki 20 cmHg, nors kartais jie veikia esant didesniam slėgiui, iki 1 atm. Tokio tipo matuokliuose būtina naudoti specialias elektronines grandines, kad būtų gesinamas dujų išlydis, atsirandantis jonizuojančiai spinduliuotei patekus į skaitiklį. Todėl tokie skaitikliai vadinami savaime neužgesinančiais Geigerio-Muller skaitikliais. Jie turi labai prastą skiriamąją gebą. Grandinių panaudojimas priverstiniam iškrovimui užgesinti, tobulinti
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 vamzdžio, pagaminto iš nerūdijančio plieno); 3 – katodo išėjimas; 4 – anodas (plonas ištemptas siūlas).
Lentelėje. 1 pateikiama informacija apie savaime gesinančius halogeninius Geigerio skaitiklius
Rusijos gamybos, labiausiai tinka buitine 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. Laikrodis su įmontuotu Geigerio-Muller skaitikliu.
Geigerio-Muller skaitiklis, tipo STS-6, skaičiuoja β ir γ daleles ir yra savaime užgesinamas skaitiklis. 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).
Radiometrinis įrenginys, pagrįstas Geigerio-Müllerio skaitikliu, parodytas Fig. 27. Įtampa į skaitiklį tiekiama iš aukštos įtampos maitinimo šaltinio. Impulsai iš skaitiklio tiekiami į stiprintuvo bloką, kur jie sustiprinami ir registruojami skaičiavimo įrenginiu.
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; d – pratekėjimas skysčiams. 1 – anodas (surinkimo elektrodas); 2 – katodas; 3 – stiklinis butelis; 4 – elektrodų laidai; 5 – stiklinis vamzdis; 6 – izoliatorius; 7 – žėručio langas; 8 – vožtuvas dujų įvadui.
Norime to ar ne, radiacija tvirtai įsiliejo į mūsų gyvenimą ir niekur nedings. Turime išmokti gyventi su šiuo reiškiniu, kuris yra ir naudingas, ir pavojingas. Radiacija pasireiškia kaip nematoma ir nepastebima spinduliuotė, o be specialių prietaisų jų aptikti neįmanoma.
Šiek tiek radiacijos istorijos
Rentgeno spinduliai buvo atrasti 1895 m. Po metų buvo aptiktas urano radioaktyvumas, taip pat susijęs su rentgeno spinduliais. Mokslininkai suprato, kad susiduria su visiškai naujais, iki šiol nematytais gamtos reiškiniais. Įdomu tai, kad radiacijos reiškinys buvo pastebėtas keleriais metais anksčiau, tačiau jam nebuvo suteikta jokios reikšmės, nors Nikola Tesla ir kiti Edisono laboratorijos darbuotojai taip pat buvo nudegę nuo rentgeno spindulių. Žala sveikatai buvo priskiriama bet kam, tik ne spinduliams, su kuriais gyviai tokiomis dozėmis nebuvo susidūrę. Pačioje XX amžiaus pradžioje pradėjo pasirodyti straipsniai apie žalingą radiacijos poveikį gyvūnams. Tai taip pat nebuvo sureikšminta iki sensacingos istorijos su „radžio merginomis“ - gamyklos, gaminančios šviečiančius laikrodžius, darbuotojomis. Jie tiesiog sušlapina šepečius liežuvio galiuku. Kai kurių baisus likimas dėl etinių priežasčių net nebuvo paskelbtas ir liko išbandymu tik tvirtiems gydytojų nervams.
1939 m. fizikė Lise Meitner, kuri kartu su Otto Hahnu ir Fritzu Strassmannu yra vienas iš pirmųjų žmonių pasaulyje, padalijusių urano branduolį, nerūpestingai prasitarė apie galimybę. grandininė reakcija, ir nuo to momento prasidėjo grandininė idėjų reakcija apie bombos, tiesiog bombos, ir visai ne „taikaus atomo“ sukūrimą, už ką kraujo ištroškę XX amžiaus politikai, žinoma, nebūtų skyrę nė cento. Tie, kurie buvo „žinantys“, jau žinojo, prie ko tai prives, ir prasidėjo atominės ginklavimosi varžybos.
Kaip atsirado Geigerio-Müllerio skaitiklis?
Vokiečių fizikas Hansas Geigeris, dirbęs Ernsto Rutherfordo laboratorijoje, 1908 m. pasiūlė „įkrautų dalelių“ skaitiklio veikimo principą kaip tolesnį jau žinomos jonizacijos kameros, kuri buvo elektrinis kondensatorius, užpildytas dujomis žemoje temperatūroje, plėtrą. spaudimas. Pierre'as Curie jį naudojo studijoms nuo 1895 m elektrines savybes dujų Geigeris sugalvojo jį panaudoti jonizuojančiosios spinduliuotės aptikimui būtent todėl, kad ši spinduliuotė turėjo tiesioginį poveikį dujų jonizacijos laipsniui.
1928 m. Walteris Mülleris, vadovaujamas Geigerio, sukūrė kelių tipų radiacijos skaitiklius, skirtus įvairioms jonizuojančioms dalelėms registruoti. Labai skubiai reikėjo sukurti skaitiklius, be kurių buvo neįmanoma tęsti radioaktyviųjų medžiagų tyrimo, nes fizika, kaip eksperimentinis mokslas, neįsivaizduojama be matavimo prietaisų. Geigeris ir Mülleris kryptingai dirbo kurdami skaitiklius, kurie būtų jautrūs kiekvienai aptiktai radiacijos rūšiai: α, β ir γ (neutronai buvo atrasti tik 1932 m.).
Geigerio-Muller skaitiklis pasirodė esąs paprastas, patikimas, pigus ir praktiškas radiacijos detektorius. Nors jis nėra pats didžiausias tikslus instrumentas tam tikrų tipų dalelėms ar spinduliuotei tirti, tačiau yra itin tinkamas kaip instrumentas bendram jonizuojančiosios spinduliuotės intensyvumo matavimui. O kartu su kitais detektoriais jį naudoja fizikai, atlikdami tikslius matavimus eksperimentų metu.
Jonizuojanti spinduliuotė
Norint geriau suprasti Geigerio-Muller skaitiklio veikimą, naudinga suprasti jonizuojančiąją spinduliuotę apskritai. Pagal apibrėžimą tai apima viską, kas gali sukelti įprastos medžiagos jonizaciją. Tam reikia tam tikro energijos kiekio. Pavyzdžiui, radijo bangos ar net ultravioletinė šviesa nėra jonizuojanti spinduliuotė. Siena prasideda „kietu ultravioletiniu“, dar vadinamu „minkštu rentgeno spinduliu“. Šis tipas yra fotonų tipo spinduliuotė. Didelės energijos fotonai paprastai vadinami gama kvantais.
Ernstas Rutherfordas pirmasis jonizuojančiąją spinduliuotę suskirstė į tris tipus. Tai buvo atlikta naudojant eksperimentinę sąranką magnetinis laukas vakuume. Vėliau paaiškėjo, kad tai yra:
α - helio atomų branduoliai
β – didelės energijos elektronai
γ – gama kvantai (fotonai)
Vėliau buvo atrasti neutronai. Alfa dalelės lengvai sulaikomos net paprasto popieriaus, beta dalelės turi šiek tiek didesnę prasiskverbimo galią, o gama spinduliai – didžiausią. Pavojingiausi yra neutronai (iki dešimčių metrų atstumu ore!). Dėl savo elektrinio neutralumo jie nesąveikauja su medžiagos molekulių elektroniniais apvalkalais. Tačiau patekę į atomo branduolį, kurio tikimybė yra gana didelė, jie sukelia jo nestabilumą ir skilimą, paprastai susidarant radioaktyviesiems izotopams. O tie, savo ruožtu, yra ir patys sudaro visą jonizuojančiosios spinduliuotės „puokštę“. Blogiausia, kad apšvitintas objektas ar gyvas organizmas pats tampa spinduliavimo šaltiniu daugeliui valandų ir dienų.
Geigerio-Muller skaitiklio konstrukcija ir veikimo principas
Geigerio-Mulerio dujų išlydžio skaitiklis paprastai gaminamas sandaraus vamzdžio, stiklo arba metalo pavidalu, iš kurio ištraukiamas oras, o vietoj to žemu slėgiu įpilama inertinių dujų (neono arba argono arba abiejų mišinio). , su halogenų ar alkoholio priemaiša. Įtemptas išilgai vamzdžio ašies plona viela, o kartu su juo yra metalinis cilindras. Ir vamzdis, ir viela yra elektrodai: vamzdis yra katodas, o viela yra anodas. Nuolatinės įtampos šaltinio minusas yra prijungtas prie katodo, o pliusas iš nuolatinės įtampos šaltinio yra prijungtas prie anodo per didelę nuolatinę varžą. Elektriškai gaunamas įtampos daliklis, kurio viduriniame taške (varžos ir skaitiklio anodo sandūroje) įtampa beveik lygi įtampai šaltinyje. Paprastai tai yra keli šimtai voltų.
Kai jonizuojanti dalelė praskrenda pro vamzdelį, inertinių dujų atomai jau yra elektrinis laukas didelę įtampą, patirti susidūrimų su šia dalele. Susidūrimo metu dalelės išskiriamos energijos pakanka elektronams atskirti nuo dujų atomų. Susidarę antriniai elektronai patys gali sudaryti naujus susidūrimus ir taip gaunama visa elektronų ir jonų lavina. Veikiant elektriniam laukui, elektronai greitinami link anodo, o teigiamai įkrauti dujų jonai – link vamzdžio katodo. Taigi atsiranda elektros srovė. Bet kadangi dalelės energija jau buvo sunaudota susidūrimams, visa ar iš dalies (dalelė praskriejo pro vamzdelį), tai jonizuotų dujų atomų tiekimas baigiasi, o tai yra pageidautina ir užtikrinama kai kuriais papildomų priemonių, apie kurį kalbėsime analizuodami skaitiklio parametrus.
Kai įkrauta dalelė patenka į Geigerio-Muller skaitiklį, dėl susidariusios srovės vamzdžio varža krinta, o kartu ir įtampa įtampos daliklio vidurio taške, apie kurį buvo kalbama aukščiau. Tada vamzdžio varža, padidėjus jo varžai, atkuriama, o įtampa vėl tampa tokia pati. Taigi gauname neigiamą įtampos impulsą. Skaičiuodami impulsus galime įvertinti praeinančių dalelių skaičių. Elektrinio lauko stipris yra ypač didelis šalia anodo dėl jo mažo dydžio, todėl skaitiklis tampa jautresnis.
Geigerio-Muller skaitiklių dizainas
Šiuolaikiniai Geiger-Muller skaitikliai yra dviejų pagrindinių versijų: "klasikinių" ir plokščių. Klasikinis skaitiklis pagamintas iš plonasienio metalinio vamzdžio su gofravimu. Gofruotas skaitiklio paviršius daro vamzdį standų ir atsparų išoriniam poveikiui atmosferos slėgis ir neleidžia jai susiglamžyti savo įtakoje. Vamzdžio galuose yra sandarinimo izoliatoriai iš stiklo arba termoreaktingo plastiko. Juose taip pat yra gnybtų dangteliai, skirti prijungti prie įrenginio grandinės. Vamzdis yra pažymėtas ir padengtas patvariu izoliaciniu laku, neskaitant, žinoma, jo gnybtų. Taip pat nurodomas gnybtų poliškumas. Tai universalus visų tipų jonizuojančiosios spinduliuotės, ypač beta ir gama, skaitiklis.
Skaitikliai, jautrūs minkštajai β spinduliuotei, gaminami skirtingai. Dėl nedidelio beta dalelių diapazono jos turi būti plokščios, su žėručio langeliu, kuris silpnai blokuoja beta spinduliuotę, vienas iš tokio skaitiklio variantų yra radiacijos jutiklis BETA-2. Visas kitas skaitiklių savybes lemia medžiagos, iš kurių jie pagaminti.
Skaitikliai, skirti registruoti gama spinduliuotę, turi katodą, pagamintą iš metalų, turinčių didelį krūvį, arba yra padengti tokiais metalais. Dujos itin prastai jonizuojamos gama fotonais. Tačiau gama fotonai gali išmušti iš katodo daug antrinių elektronų, jei jis tinkamai parinktas. Geigerio-Muller beta dalelių skaitikliai gaminami su ploni langai geresniam dalelių pralaidumui, nes tai paprasti elektronai, ką tik gavę daugiau energijos. Jie labai gerai sąveikauja su medžiaga ir greitai praranda šią energiją.
Alfa dalelių atveju padėtis dar blogesnė. Taigi, nepaisant labai tinkamos energijos, kelių MeV dydžio, alfa dalelės labai stipriai sąveikauja su savo kelyje esančiomis molekulėmis ir greitai praranda energiją. Jei materija lyginama su mišku, o elektronas – su kulka, tai alfa daleles teks lyginti su tanku, kuris trenkiasi per mišką. Tačiau įprastas skaitiklis gerai reaguoja į α spinduliuotę, bet tik iki kelių centimetrų atstumu.
Objektyviam jonizuojančiosios spinduliuotės lygio įvertinimui dozimetrai Bendrosios paskirties skaitikliai dažnai būna su dviem lygiagrečiai veikiančiais skaitikliais. Vienas yra jautresnis α ir β spinduliuotei, o antrasis - γ spinduliams. Ši dviejų skaitiklių naudojimo schema įgyvendinama dozimetre RADEX RD1008 ir dozimetre-radiometre RADEKS MKS-1009, kuriame sumontuotas skaitiklis BETA-2 Ir BETA-2M. Kartais tarp skaitiklių dedamas strypas arba lydinio plokštė, kurioje yra kadmio priemaišos. Neutronams atsitrenkus į tokią juostą, susidaro γ spinduliuotė, kuri registruojama. Tai daroma, kad būtų galima aptikti neutronų spinduliuotę, kuriai paprasti Geigerio skaitikliai praktiškai nejautrūs. Kitas būdas yra padengti korpusą (katodą) priemaišomis, kurios gali sukelti jautrumą neutronams.
Į dujas dedama halogenų (chloro, bromo), kad būtų greitai užgesintas išmetimas. Alkoholio garai taip pat atlieka tą patį tikslą, nors alkoholis šiuo atveju yra trumpalaikis (tai paprastai yra alkoholio ypatybė) ir „išsiblaivęs“ matuoklis nuolat pradeda „skambėti“, tai yra, negali veikti numatytu režimu. . Tai atsitinka kažkur po to, kai aptinkami 1e9 impulsai (milijardas), o tai nėra tiek daug. Skaitikliai su halogenais yra daug patvaresni.
Geigerio skaitiklių parametrai ir darbo režimai
Geigerio skaitiklių jautrumas.
Skaitiklio jautrumas apskaičiuojamas pagal mikrorentgenų skaičiaus iš atskaitos šaltinio ir šios spinduliuotės sukeltų impulsų skaičiaus santykį. Kadangi Geigerio skaitikliai nėra skirti matuoti dalelių energiją, sunku tiksliai įvertinti. Skaitikliai kalibruojami naudojant etaloninius izotopų šaltinius. Reikėtų pažymėti, kad šis parametras gali labai skirtis įvairiems skaitiklių tipams. Toliau pateikiami dažniausiai pasitaikančių Geigerio-Muller skaitiklių parametrai:
Geigerio-Mulerio skaitiklis Beta-2- 160 ÷ 240 imp/µR
Geigerio-Mulerio skaitiklis Beta-1- 96 ÷ 144 imp/µR
Geigerio-Mulerio skaitiklis SBM-20- 60 ÷ 75 imp/µR
Geigerio-Mulerio skaitiklis SBM-21- 6,5 ÷ 9,5 imp/µR
Geigerio-Mulerio skaitiklis SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imp/μR
Kvadratas įėjimo langas arba darbo zona
Radiacijos jutiklio sritis, per kurią skrenda radioaktyviosios dalelės. Ši charakteristika yra tiesiogiai susijusi su jutiklio matmenimis. Kuo didesnis plotas, tuo daugiau dalelių sugaus Geigerio-Muller skaitiklis. Paprastai šis parametras nurodomas kvadratiniais centimetrais.
Geigerio-Mulerio skaitiklis Beta-2- 13,8 cm2
Geigerio-Mulerio skaitiklis Beta-1- 7 cm2
Ši įtampa atitinka maždaug darbinės charakteristikos vidurį. Veikimo charakteristika yra plokščioji įrašytų impulsų skaičiaus priklausomybės nuo įtampos dalis, todėl ji taip pat vadinama „plokštuma“. Šiuo metu pasiekiamas didžiausias darbinis greitis ( viršutinė riba matavimai). Įprasta vertė yra 400 V.
Skaitiklio veikimo charakteristikos plotis.
Tai yra skirtumas tarp kibirkšties skilimo įtampos ir išėjimo įtampos plokščiojoje charakteristikos dalyje. Įprasta vertė yra 100 V.
Skaitiklio veikimo charakteristikos nuolydis.
Nuolydis matuojamas kaip impulsų vienam voltui procentas. Jis apibūdina matavimų statistinę paklaidą (skaičiuojant impulsų skaičių). Įprasta vertė yra 0,15%.
Leistina skaitiklio darbinė temperatūra.
Bendrosios paskirties skaitikliams -50 ... +70 laipsnių Celsijaus. Tai labai svarbus parametras, jei skaitiklis veikia kamerose, kanaluose ir kitose vietose sudėtinga įranga: greitintuvai, reaktoriai ir kt.
Skaitiklio darbo šaltinis.
Bendras impulsų skaičius, kurį skaitiklis užregistruoja prieš pradedant rodyti neteisingus rodmenis. Įrenginiams su organiniais priedais savaiminis gesinimas paprastai yra 1e9 (nuo dešimties iki devintos laipsnio arba vienas milijardas). Išteklius skaičiuojamas tik tuo atveju, jei į skaitiklį įjungta darbinė įtampa. Jei skaitiklis tiesiog saugomas, šis išteklius nenaudojamas.
Negyvo laiko skaitiklis.
Tai laikas (atkūrimo laikas), per kurį skaitiklis veda srovę po to, kai jį suveikia praeinanti dalelė. Tokio laiko buvimas reiškia, kad yra viršutinė impulsų dažnio riba ir tai riboja matavimo diapazoną. Įprasta reikšmė yra 1e–4 s, tai yra dešimt mikrosekundžių.
Pažymėtina, kad dėl negyvos laiko jutiklis gali būti „nukrypęs nuo skalės“ ir tylėti pačiu pavojingiausiu momentu (pavyzdžiui, spontaniška grandininė reakcija gamyboje). Tokių atvejų yra buvę, su jais kovoti naudojami švininiai ekranai, kuriais uždengiama dalis avarinės signalizacijos sistemų jutiklių.
Pasirinktinis skaitiklio fonas.
Matuojama storasienėse švino kamerose skaitiklių kokybei įvertinti. Įprasta reikšmė yra 1 ... 2 impulsai per minutę.
Praktinis Geigerio skaitiklių pritaikymas
Sovietų ir dabar Rusijos pramonė gamina daugybę Geigerio-Muller skaitiklių tipų. Štai keletas įprastų prekių ženklų: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, Gamma serijos matuokliai, serijos galiniai skaitikliai Beta“ ir yra daug daugiau. Visi jie naudojami spinduliuotei stebėti ir matuoti: branduolinės pramonės objektuose, mokslo ir mokymo įstaigose, civilinėje gynyboje, medicinoje ir net kasdieniame gyvenime. Po Černobylio avarijos, buitiniai dozimetrai, anksčiau gyventojams nežinomi net pagal pavadinimą, tapo labai populiarūs. Pasirodė daugybė buitinių dozimetrų markių. Visi jie naudoja Geigerio-Muller skaitiklį kaip radiacijos jutiklį. Buitiniuose dozimetruose įrengiami vienas ar du vamzdeliai arba galiniai skaitikliai.
SPINDULIAVIMO DIEKIŲ MATAVIMO VIENETAI
Ilgą laiką buvo įprastas matavimo vienetas P (rentgenas). Tačiau pereinant prie SI sistemos atsiranda kiti vienetai. Rentgeno spinduliuotė yra apšvitos dozės vienetas, „spinduliavimo kiekis“, kuris išreiškiamas jonų, susidarančių sausame ore, skaičiumi. Esant 1 R dozei, 1 cm3 oro susidaro 2,082e9 poros jonų (tai atitinka 1 SGSE krūvio vienetą). SI sistemoje ekspozicijos dozė išreiškiama kulonais kilogramui, o rentgeno spinduliais tai siejama su lygtimi:
1 C/kg = 3876 R
Sugertoji spinduliuotės dozė matuojama džauliais kilogramui ir vadinama pilka. Tai yra pasenusio rad bloko pakaitalas. Sugertos dozės galia matuojama pilka spalva per sekundę. Ekspozicijos dozės galia (EDR), anksčiau matuojama rentgenais per sekundę, dabar matuojama amperais kilogramui. Ekvivalentinė spinduliuotės dozė, kuriai esant sugertoji dozė yra 1 Gy (pilka), o spinduliuotės kokybės koeficientas yra 1, vadinama Sivert. Rem (biologinis rentgeno atitikmuo) yra šimtoji siverto dalis, dabar laikoma pasenusia. Nepaisant to, net ir šiandien visi pasenę įrenginiai yra labai aktyviai naudojami.
Pagrindinės radiacijos matavimo sąvokos yra dozė ir galia. Dozė yra elementarių krūvių skaičius medžiagos jonizacijos procese, o galia yra dozės susidarymo greitis per laiko vienetą. O kokiais vienetais tai išreikšta – skonio ir patogumo reikalas.
Net minimali dozė yra pavojinga dėl ilgalaikių pasekmių organizmui. Apskaičiuoti pavojų gana paprasta. Pavyzdžiui, jūsų dozimetras rodo 300 milirentgenų per valandą. Jei būsite šioje vietoje dieną, gausite 24 * 0,3 = 7,2 rentgeno dozę. Tai pavojinga ir jums reikia kuo greičiau iš čia išvykti. Apskritai, aptikus net silpną spinduliuotę, reikia nuo jos atsitraukti ir patikrinti net iš tolo. Jei ji „seka tave“, gali būti „pasveikintas“, nukentėjo nuo neutronų. Tačiau ne kiekvienas dozimetras gali į juos reaguoti.
Spinduliuotės šaltiniams naudojamas dydis, apibūdinantis skilimų skaičių per laiko vienetą, jis vadinamas aktyvumu ir taip pat matuojamas daugybe skirtingų vienetų: kiuri, bekerelis, ruterfordas ir kai kurie kiti. Aktyvumo dydis, išmatuotas du kartus su pakankamu laiko atskyrimu, jei jis mažėja, leidžia pagal radioaktyvaus skilimo dėsnį apskaičiuoti laiką, kada šaltinis tampa pakankamai saugus.
Geigerio-Mulerio skaitiklis
D Norint nustatyti radiacijos lygį, naudojamas specialus prietaisas -. O tokiems prietaisams, buitiniams ir daugeliui profesionalių radiacijos stebėjimo prietaisų naudojamas jutimo elementas Geigerio skaitiklis . Ši radiometro dalis leidžia tiksliai nustatyti radiacijos lygį.
Geigerio skaitiklio istorija
IN Pirmasis, radioaktyviųjų medžiagų skilimo greičio nustatymo prietaisas, gimė 1908 m., jį išrado vokiečiai. fizikas Hansas Geigeris . Po dvidešimties metų kartu su kitu fiziku Valteris Miuleris prietaisas buvo patobulintas ir pavadintas šių dviejų mokslininkų garbei.
IN branduolinės fizikos raidos ir įsitvirtinimo laikotarpiu buvusioje Sovietų Sąjungoje taip pat buvo sukurti atitinkami prietaisai, plačiai naudojami ginkluotosiose pajėgose, atominėse elektrinėse, specialiose civilinės gynybos radiacijos kontrolės grupėse. Nuo praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio tokie dozimetrai turėjo skaitiklį, paremtą Geigerio principais, būtent SBM-20 . Šis skaitiklis yra lygiai toks pat kaip kitas jo analogas STS-5 , plačiai naudojamas iki šių dienų, taip pat yra dalis šiuolaikinėmis priemonėmis radiacijos stebėjimas .
1 pav. Dujų išleidimo skaitiklis STS-5.
2 pav. Dujų išlydžio matuoklis SBM-20.
Geigerio-Müllerio skaitiklio veikimo principas
IR Geigerio pasiūlyta radioaktyviųjų dalelių registravimo idėja yra gana paprasta. Jis pagrįstas elektrinių impulsų atsiradimo inertinių dujų aplinkoje principu, veikiant labai įkrautai radioaktyviajai dalelei arba elektromagnetinių virpesių kvantui. Norėdami išsamiau pasikalbėti apie skaitiklio veikimo mechanizmą, šiek tiek pakalbėkime apie jo dizainą ir jame vykstančius procesus, kai radioaktyvioji dalelė praeina per jautrų prietaiso elementą.
R Registravimo prietaisas yra sandarus balionas ar talpykla, kuri pripildyta inertinių dujų, tai gali būti neonas, argonas ir kt. Toks indas gali būti pagamintas iš metalo arba stiklo, o jame esančios dujos yra žemo slėgio tai daroma specialiai tam, kad būtų supaprastintas įkrautos dalelės registravimo procesas. Talpyklos viduje yra du elektrodai (katodas ir anodas), prie kurių prijungiama aukšta įtampa. DC per specialų apkrovos rezistorių.
3 pav. Geigerio skaitiklio įjungimo įrenginys ir grandinės schema.
P Kai skaitiklis įjungiamas inertinių dujų aplinkoje, dėl didelės terpės varžos elektroduose nevyksta iškrova, tačiau situacija pasikeičia, jei į jautraus elemento kamerą patenka radioaktyvioji dalelė ar elektromagnetinių virpesių kvantas. prietaisas. Šiuo atveju pakankamai didelės energijos krūvį turinti dalelė išmuša iš artimiausios aplinkos tam tikrą skaičių elektronų, t.y. nuo korpuso elementų arba fiziškai pačių elektrodų. Tokie elektronai, patekę į inertinių dujų aplinką, veikiami aukštos įtampos tarp katodo ir anodo, pradeda judėti link anodo, pakeliui jonizuodami šių dujų molekules. Dėl to jie išmuša antrinius elektronus iš dujų molekulių, ir šis procesas auga geometrine skale, kol tarp elektrodų įvyksta gedimas. Iškrovos būsenoje grandinė užsidaro labai trumpam laikui, o tai sukelia srovės šuolį apkrovos rezistoriuje, ir būtent šis šuolis leidžia registruoti dalelės ar kvanto praėjimą per įrašymo kamerą.
T Šis mechanizmas leidžia registruoti vieną dalelę, tačiau aplinkoje, kurioje jonizuojanti spinduliuotė yra gana intensyvi, reikalingas greitas įrašymo kameros grįžimas į pradinę padėtį, kad būtų galima nustatyti nauja radioaktyvioji dalelė . Tai pasiekiama dviem įvairiais būdais. Pirmasis iš jų – trumpam nustoti tiekti įtampą elektrodams, tokiu atveju staiga sustoja inertinių dujų jonizacija, o vėl įjungus bandymo kamerą galima pradėti įrašinėti nuo pat pradžių. Šis skaitiklio tipas vadinamas savaime neužgęstantys dozimetrai . Antrojo tipo prietaisai, būtent savaime gesinantys dozimetrai, jų veikimo principas yra pridėti specialių priedų, kurių pagrindą sudaro įvairių elementų pavyzdžiui, bromas, jodas, chloras arba alkoholis. Tokiu atveju jų buvimas automatiškai nutraukia iškrovą. Esant tokiai bandymo kameros struktūrai, kaip apkrovos rezistorius naudojamas kartais kelių dešimčių megaomų varža. Tai leidžia smarkiai sumažinti potencialų skirtumą katodo ir anodo galuose iškrovos metu, o tai sustabdo srovės laidumo procesą ir kamera grįžta į pradinę būseną. Verta paminėti, kad mažesnė nei 300 voltų elektrodų įtampa automatiškai nustoja palaikyti iškrovą.
Visas aprašytas mechanizmas leidžia per trumpą laiką užregistruoti daugybę radioaktyviųjų dalelių.
Radioaktyviosios spinduliuotės rūšys
H suprasti, kas tiksliai įrašoma Geigerio-Mulerio skaitikliai , verta pasidomėti, kokie jo tipai egzistuoja. Iš karto verta paminėti, kad dujų išlydžio skaitikliai, kurie yra daugelio šiuolaikinių dozimetrų dalis, gali fiksuoti tik radioaktyviai įkrautų dalelių skaičių arba kvantus, bet negali nustatyti nei jų energetinių charakteristikų, nei spinduliuotės tipo. Tam dozimetrai daromi daugiafunkciškesni ir tikslingesni, o norint juos teisingai palyginti, reikėtų tiksliau suprasti jų galimybes.
P Remiantis šiuolaikinėmis branduolinės fizikos sampratomis, spinduliuotę galima suskirstyti į du tipus, pirmasis pagal formą elektromagnetinis laukas , antrasis formoje dalelių srautas (kūno spinduliuotė). Pirmasis tipas apima gama dalelių srautas arba rentgeno spinduliuotė . Pagrindinis jų bruožas yra galimybė sklisti bangomis labai dideliais atstumais, tuo tarpu jie gana lengvai prasiskverbia per įvairius objektus ir gali lengvai prasiskverbti įvairios medžiagos. Pavyzdžiui, jei žmogui reikia slėptis nuo gama spindulių srauto, dėl branduolinis sprogimas, tuomet prisiglaudęs namo rūsyje ar slėptuvėje nuo bombų, su sąlyga, kad jis bus santykinai sandarus, nuo tokio spinduliavimo jis galės apsisaugoti tik 50 proc.
4 pav. Rentgeno ir gama spinduliuotės kvantai.
T Šis spinduliuotės tipas yra impulsinis ir pasižymi sklidimu aplinką fotonų arba kvantų pavidalu, t.y. trumpi elektromagnetinės spinduliuotės pliūpsniai. Tokia spinduliuotė gali turėti skirtingas energijos ir dažnio charakteristikas, pavyzdžiui, rentgeno spindulių dažnis yra tūkstančius kartų mažesnis nei gama spindulių. Štai kodėl Gama spinduliai yra žymiai pavojingesni žmogaus organizmui ir jų poveikis yra daug žalingesnis.
IR korpuskuliniu principu pagrįsta spinduliuotė yra alfa ir beta dalelės (kūneliai). Jie atsiranda dėl to branduolinė reakcija, kuriame vieni radioaktyvieji izotopai virsta kitais, išskirdami milžinišką kiekį energijos. Šiuo atveju beta dalelės yra elektronų srautas, o alfa dalelės yra žymiai didesnės ir stabilesnės dariniai, susidedantys iš dviejų neutronų ir dviejų vienas su kitu sujungtų protonų. Tiesą sakant, helio atomo branduolys turi tokią struktūrą, todėl galima teigti, kad alfa dalelių srautas yra helio branduolių srautas.
Priimama tokia klasifikacija , alfa dalelės turi mažiausiai prasiskverbimo gebą, kad apsisaugotų nuo jų, beta dalelės turi didesnį prasiskverbimą, kad žmogus apsisaugotų nuo tokios spinduliuotės; kelių milimetrų storio metalinė apsauga (pvz. aliuminio lakštas). Apsaugos nuo gama kvantų praktiškai nėra, be to, jie sklinda dideliais atstumais, toldami nuo epicentro ar šaltinio nyksta ir paklūsta elektromagnetinių bangų sklidimo dėsniams.
5 pav. Alfa ir beta tipo radioaktyviosios dalelės.
KAM Energijos kiekis, kurį turi visi trys spinduliuotės tipai, taip pat skiriasi, o alfa dalelių srautas turi didžiausią iš jų. Pavyzdžiui, Alfa dalelių turima energija yra septynis tūkstančius kartų didesnė už beta dalelių energiją , t.y. skverbiasi galia įvairių tipų spinduliuotė yra atvirkščiai proporcinga jų gebėjimui prasiskverbti.
D Žmogaus organizmui laikoma pavojingiausia radioaktyviosios spinduliuotės rūšimi gama kvantai , dėl didelės prasiskverbimo galios, o vėliau mažėjančia tvarka – beta dalelės ir alfa dalelės. Todėl gana sunku nustatyti alfa daleles, net jei to neįmanoma pasakyti naudojant įprastą skaitiklį Geigeris-Miuleris, nes jiems trukdo beveik bet koks daiktas, jau nekalbant apie stiklinį ar metalinį indą. Su tokiu skaitikliu galima aptikti beta daleles, tačiau tik tuo atveju, jei jų energijos pakanka, kad prasiskverbtų pro skaitiklio talpyklos medžiagą.
Mažos energijos beta dalelėms įprastas Geigerio-Müllerio skaitiklis yra neveiksmingas.
APIE Panaši situacija ir su gama spinduliuote, yra tikimybė, kad jie prasiskverbs pro konteinerį nepradėję jonizacijos reakcijos. Tam skaitikliuose yra sumontuotas specialus ekranas (pagamintas iš tankaus plieno arba švino), kuris leidžia sumažinti gama spindulių energiją ir taip suaktyvinti iškrovą skaitiklio kameroje.
Pagrindinės Geigerio-Müllerio skaitiklių charakteristikos ir skirtumai
SU Taip pat verta pabrėžti kai kuriuos pagrindinės savybės ir skirtumai tarp įvairių įrengtų dozimetrų dujų išlydžio Geigerio-Muller skaitikliai. Norėdami tai padaryti, turėtumėte palyginti kai kuriuos iš jų.
Dažniausiai Geigerio-Müllerio skaitikliai yra aprūpinti cilindro formos arba pabaigos jutikliai. Cilindriniai yra panašūs į pailgą cilindrą mažo spindulio vamzdžio pavidalu. Galinė jonizacijos kamera turi apvalią arba stačiakampę, mažų matmenų formą, tačiau turi didelį galinį darbinį paviršių. Kartais yra įvairių galinių kamerų su pailgu cilindriniu vamzdžiu su nedideliu įėjimo langeliu galinėje pusėje. Skirtingos skaitiklių konfigūracijos, būtent pačios kameros, gali registruoti skirtingus spinduliuotės tipus arba jų derinius (pavyzdžiui, gama ir beta spindulių derinius arba visą alfa, beta ir gama spektrą). Tai įmanoma dėl specialiai sukurtos skaitiklio korpuso konstrukcijos, taip pat medžiagos, iš kurios jis pagamintas.
E Kitas svarbus skaitiklių naudojimo pagal paskirtį komponentas yra įvesties jautraus elemento plotas ir darbo sritis . Kitaip tariant, tai yra sektorius, per kurį pateks ir bus fiksuojamos mus dominančios radioaktyviosios dalelės. Kuo didesnis šis plotas, tuo daugiau dalelių skaitiklis galės užfiksuoti ir tuo didesnis bus jo jautrumas spinduliuotei. Paso duomenys rodo plotą darbinis paviršius, dažniausiai kvadratiniais centimetrais.
E Kitas svarbus rodiklis, nurodytas dozimetro charakteristikose, yra triukšmo dydis (matuojama impulsais per sekundę). Kitaip tariant, šį rodiklį galima pavadinti jo paties fono verte. Jį galima nustatyti laboratorinėmis sąlygomis pastatant įrenginį gerai apsaugotoje patalpoje ar kameroje, dažniausiai su storomis švino sienelėmis, ir užregistravus paties prietaiso skleidžiamą spinduliuotės lygį. Akivaizdu, kad jei toks lygis yra pakankamai reikšmingas, tai šie sukelti triukšmai tiesiogiai paveiks matavimo paklaidas.
Kiekvienas profesionalas ir radiacijos darbuotojas turi tokią charakteristiką kaip radiacijos jautrumas, taip pat matuojamas impulsais per sekundę (imp/s) arba impulsais mikrorentgenui (imp/μR). Šis parametras, tiksliau, jo naudojimas, tiesiogiai priklauso nuo jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinio, prie kurio sureguliuotas skaitiklis ir pagal kurį bus atliekami tolesni matavimai. Dažnai derinimas atliekamas naudojant šaltinius, kuriuose yra radioaktyvių medžiagų, tokių kaip radis - 226, kobaltas - 60, cezis - 137, anglis - 14 ir kt.
E Kitas rodiklis, pagal kurį verta lyginti dozimetrus, yra jonų spinduliuotės aptikimo efektyvumas arba radioaktyviųjų dalelių. Šis kriterijus egzistuoja dėl to, kad bus registruojamos ne visos radioaktyviosios dalelės, praeinančios per jautrų dozimetro elementą. Taip gali nutikti tuo atveju, kai gama spinduliuotės kvantas nesukėlė jonizacijos skaitiklio kameroje arba dalelių, kurios perėjo ir sukėlė jonizaciją bei iškrovą, skaičius yra toks didelis, kad prietaisas jų tinkamai neskaičiuoja, ir dėl kitų priežasčių. . Norint tiksliai nustatyti šią konkretaus dozimetro charakteristiką, jis išbandomas naudojant tam tikrus radioaktyvius šaltinius, pvz., plutonio-239 (alfa dalelėms) arba taliui - 204, stronciui - 90, itriui - 90 (beta spinduliuotei), taip pat kitos radioaktyvios medžiagos.
SU Kitas kriterijus, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra įrašytų energijų diapazonas . Bet kuri radioaktyvioji dalelė ar spinduliuotės kvantas turi skirtingą energetinę charakteristiką. Todėl dozimetrai skirti matuoti ne tik tam tikros rūšies spinduliuotę, bet ir atitinkamą energijos charakteristiką. Šis indikatorius matuojamas megaelektronvoltais arba kiloelektronvoltais (MeV, KeV). Pavyzdžiui, jei beta dalelės neturi pakankamai energijos, jos negalės išmušti elektrono prieškambaryje ir dėl to nebus aptiktos arba tik didelės energijos alfa dalelės galės prasiskverbti pro medžiagą. Geigerio-Müllerio skaitiklio korpuso ir išmuškite elektroną.
IR Remiantis visa tai, kas išdėstyta pirmiau, šiuolaikiniai spinduliuotės dozimetrų gamintojai gamina daugybę prietaisų, skirtų įvairios paskirties ir konkrečioms pramonės šakoms. Todėl verta apsvarstyti konkrečius Geigerio skaitiklių tipus.
Įvairūs variantai Geigerio-Mulerio skaitikliai
P Pirmoji dozimetrų versija yra įrenginiai, skirti registruoti ir aptikti gama fotonus ir aukšto dažnio (kietą) beta spinduliuotę. Šiam matavimo diapazonui yra skirti beveik visi anksčiau pagaminti ir modernūs, tiek buitiniai, pvz.: ir profesionalūs radiacijos dozimetrai, pvz.: . Tokia spinduliuotė turi pakankamai energijos ir didelę prasiskverbimo galią, kad Geigerio skaitiklio kamera galėtų juos užregistruoti. Tokios dalelės ir fotonai lengvai prasiskverbia pro skaitiklio sieneles ir sukelia jonizacijos procesą, o tai nesunkiai fiksuoja atitinkamas elektroninis dozimetro užpildymas.
D Populiarūs skaitikliai, tokie kaip SBM-20 , turintis cilindrinio balioninio vamzdžio pavidalo jutiklį su bendraašiu vielos katodu ir anodu. Be to, jutiklio vamzdžio sienelės tarnauja ir kaip katodas, ir kaip korpusas, yra pagamintos iš nerūdijančio plieno. Šis skaitiklis turi šias charakteristikas:
- jautraus elemento darbo zonos plotas yra 8 kvadratiniai centimetrai;
- radiacijos jautrumas gama spinduliuotei yra apie 280 impulsų/s arba 70 impulsų/μR (tyrimas atliktas ceziui - 137 esant 4 μR/s);
- paties dozimetro fonas yra apie 1 impulsas/s;
- Jutiklis skirtas registruoti gama spinduliuotę, kurios energija yra nuo 0,05 MeV iki 3 MeV, ir beta daleles, kurių energija yra 0,3 MeV prie apatinės ribos.
6 pav. Geigerio skaitiklis SBM-20.
U Buvo įvairių šio skaitiklio modifikacijų, pvz. SBM-20-1 arba SBM-20U kurie turi panašiomis savybėmis, tačiau skiriasi pagrindine kontaktinių elementų konstrukcija ir matavimo grandine. Kitos šio Geigerio-Müllerio skaitiklio modifikacijos, tai yra SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG, taip pat turi panašius parametrus, daug jų yra buitiniuose radiacijos dozimetračiuose, kurių šiandien galima rasti parduotuvėse. .
SU Kita radiacijos dozimetrų grupė skirta registruoti gama fotonai ir rentgeno spinduliai . Jei kalbėtume apie tokių prietaisų tikslumą, reikia suprasti, kad fotonas ir gama spinduliuotė yra elektromagnetinės spinduliuotės kvantai, judantys šviesos greičiu (apie 300 000 km/s), todėl registruoti tokį objektą atrodo gana sunku. užduotis.
Tokių Geigerio skaitiklių veikimo efektyvumas siekia apie vieną procentą.
H Norint jį padidinti, reikia padidinti katodo paviršių. Tiesą sakant, gama spinduliai yra registruojami netiesiogiai dėl elektronų, kuriuos jie išmuša, kurie vėliau dalyvauja inertinių dujų jonizacijoje. Siekiant kuo veiksmingiau skatinti šį reiškinį, specialiai parenkama prieškameros sienelių medžiaga ir storis, taip pat katodo matmenys, storis ir medžiaga. Čia didelis medžiagos storis ir tankis gali sumažinti įrašymo kameros jautrumą, o per mažas leis aukšto dažnio beta spinduliuotei lengvai patekti į kamerą, taip pat padidins įtaisui būdingą spinduliuotės triukšmą, kuris nuslopins gama kvantų nustatymo tikslumą. Natūralu, kad tikslias proporcijas parenka gamintojai. Tiesą sakant, šiuo principu gaminami dozimetrai Geigerio-Mulerio skaitikliai Už tiesioginis apibrėžimas gama spinduliuotė rajone, o toks prietaisas neleidžia nustatyti bet kokių kitų spinduliuotės rūšių ir radioaktyviosios apšvitos, o tai leidžia tiksliai nustatyti radiacinį užterštumą ir lygį neigiamas poveikis vienam asmeniui tik gama spinduliuotei.
IN Buitiniuose dozimetruose, kuriuose yra cilindriniai jutikliai, montuojami šie tipai: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 ir daugelis kitų. . Be to, kai kurių tipų įvesties, galo, jautriame lange yra sumontuotas specialus filtras, kuris specialiai skirtas alfa ir beta dalelėms nupjauti ir papildomai padidina katodo plotą, kad būtų galima efektyviau nustatyti gama spindulius. Tokie jutikliai yra Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M ir kiti.
H Norint aiškiau suprasti jų veikimo principą, verta atidžiau pažvelgti į vieną iš šių skaitiklių. Pavyzdžiui, galinis skaitiklis su jutikliu Beta – 2 mln , kurio apvalus darbinis langas yra apie 14 kvadratinių centimetrų. Šiuo atveju radiacijos jautrumas kobaltui-60 yra apie 240 impulsų/μR. Šis tipas skaitiklis turi labai mažą savaiminį triukšmą , kuris yra ne didesnis kaip 1 impulsas per sekundę. Tai įmanoma dėl storų sienelių švino kameros, kuri savo ruožtu skirta užfiksuoti fotonų spinduliuotę, kurios energija yra nuo 0,05 MeV iki 3 MeV.
7 pav. Galinis gama skaitiklis Beta-2M.
Gama spinduliuotei nustatyti visiškai įmanoma naudoti gama-beta impulsų skaitiklius, kurie yra skirti registruoti kietąsias (aukšto dažnio ir didelės energijos) beta daleles ir gama kvantus. Pavyzdžiui, modelis SBM - 20. Jei šiame dozimetro modelyje norite neįtraukti beta dalelių registravimo, tai tam pakanka sumontuoti švino ekraną arba skydą nuo bet kurio kito metalo medžiaga(švinas ekranas yra efektyvesnis). Tai yra labiausiai paplitęs metodas, kurį naudoja dauguma kūrėjų kurdami gama ir rentgeno spindulių skaitiklius.
„Minkštosios“ beta spinduliuotės registracija.
KAM Kaip jau minėjome, registruoti minkštą beta spinduliuotę (žemos energijos charakteristikų ir santykinai žemo dažnio spinduliuotę) yra gana sudėtinga užduotis. Norėdami tai padaryti, būtina užtikrinti galimybę lengviau patekti į registracijos kamerą. Šiems tikslams specialus plonas veikiantis langas, dažniausiai pagamintas iš žėručio arba polimerinės plėvelės, kuri praktiškai nesudaro kliūčių tokio tipo beta spinduliuotei prasiskverbti į jonizacijos kamerą. Šiuo atveju pats jutiklio korpusas gali veikti kaip katodas, o anodas yra linijinių elektrodų sistema, kuri yra tolygiai paskirstyta ir sumontuota ant izoliatorių. Registracijos langas daromas galutiniame variante, ir šiuo atveju beta dalelėms kliudo tik plona žėručio plėvelė. Dozimetruose su tokiais skaitikliais gama spinduliuotė registruojama kaip programa, o iš tikrųjų – kaip papildoma funkcija. Ir jei norite atsikratyti gama spindulių registravimo, tuomet būtina sumažinti katodo paviršių.
8 pav. Gale montuojamo Geigerio skaitiklio įtaisas.
SU Verta paminėti, kad minkštųjų beta dalelių nustatymo skaitikliai buvo sukurti gana seniai ir sėkmingai naudojami praėjusio amžiaus antroje pusėje. Tarp jų dažniausiai buvo tokie jutikliai kaip SBT10 Ir SI8B , kuriame buvo plonasieniai žėručio darbo langai. Modernesnė šio įrenginio versija Beta-5 darbo lango plotas apie 37 kv/cm, stačiakampio formos iš žėručio medžiagos. Tokiems jautraus elemento dydžiams įrenginys sugeba registruoti apie 500 impulsų/μR, matuojant kobaltu – 60. Tuo pačiu dalelių aptikimo efektyvumas siekia iki 80 procentų. Kiti šio įrenginio rodikliai yra tokie: jo paties triukšmas yra 2,2 impulso/s, energijos aptikimo diapazonas yra nuo 0,05 iki 3 MeV, o apatinė minkštosios beta spinduliuotės nustatymo riba yra 0,1 MeV.
9 pav. Pabaiga beta-gama skaitiklis Beta-5.
IR Natūralu, kad tai verta paminėti Geigerio – Mullerio skaitikliai, galintis aptikti alfa daleles. Jei registruoti minkštą beta spinduliuotę atrodo gana sudėtinga užduotis, tai aptikti alfa dalelę, net ir turinčią aukštus energijos rodiklius, yra dar sunkiau. sunki užduotis. Šią problemą galima išspręsti tik atitinkamai sumažinus darbinio lango storį iki tokio storio, kurio pakaktų alfa dalelei patekti į jutiklio įrašymo kamerą, taip pat beveik visiškai priartinus įvesties langą prie jutiklio. alfa dalelių spinduliuotės šaltinis. Šis atstumas turėtų būti 1 mm. Akivaizdu, kad toks prietaisas automatiškai aptiks bet kokias kitas spinduliuotės rūšis ir gana dideliu efektyvumu. Tai turi ir teigiamą, ir neigiamą pusę:
Teigiamas – toks įrenginys gali būti naudojamas platus asortimentas radiacijos analizė
Neigiamas – dėl padidėjusio jautrumo kils didelis triukšmas, kuris apsunkins gautų registracijos duomenų analizę.
KAM Be to, per plonas žėručio darbinis langas, nors ir padidina skaitiklio galimybes, vis dėlto kenkia mechaniniam stiprumui ir jonizacijos kameros sandarumui, juolab kad pats langas turi gana didelį darbinio paviršiaus plotą. Palyginimui, aukščiau paminėtuose SBT10 ir SI8B skaitikliuose, kurių darbinio lango plotas yra apie 30 kv/cm, žėručio sluoksnio storis yra 13-17 mikronų, o storis reikalingas įrašymui. 4-5 mikronų alfa dalelių, lango įvadas gali būti pagamintas tik ne daugiau kaip 0,2 kv/cm, kalbame apie SBT9 matuoklį.
APIE Tačiau didelį registravimo darbinio lango storį gali kompensuoti artumas prie radioaktyvaus objekto, ir atvirkščiai, esant santykinai mažam žėručio lango storiui, alfa dalelę tampa įmanoma užregistruoti didesniu atstumu nei 1 - 2 mm. Verta pateikti pavyzdį: kai lango storis iki 15 mikronų, priartėjimas prie alfa spinduliuotės šaltinio turėtų būti mažesnis nei 2 mm, o alfa dalelių šaltinis suprantamas kaip plutonio-239 skleidėjas su spinduliuote. 5 MeV energija. Tęskime, esant įvesties lango storiui iki 10 mikronų, alfa daleles galima registruoti iki 13 mm atstumu, jei darysime žėručio langą iki 5 mikronų storio, tai alfa spinduliuotė bus registruojama 24 mm atstumas ir kt. Kitas svarbus parametras, tiesiogiai veikiantis gebėjimą aptikti alfa daleles, yra jų energijos indikatorius. Jei alfa dalelės energija yra didesnė nei 5 MeV, bet kokio tipo darbinio lango storio registracijos atstumas atitinkamai padidės, o jei energija yra mažesnė, atstumas turi būti sumažintas iki visiško neįmanomumo. minkštosios alfa spinduliuotės registravimas.
E dar vienas svarbus punktas, kuris leidžia padidinti alfa skaitiklio jautrumą, yra gama spinduliuotės registravimo galimybės sumažėjimas. Norėdami tai padaryti, pakanka sumažinti katodo geometrinius matmenis, o gama fotonai praeis per įrašymo kamerą nesukeldami jonizacijos. Ši priemonė leidžia tūkstančius ir net dešimtis tūkstančių kartų sumažinti gama spindulių įtaką jonizacijai. Pašalinti beta spinduliuotės įtakos įrašymo kamerai nebeįmanoma, tačiau yra gana paprasta išeitis iš šios situacijos. Pirmiausia fiksuojama bendro tipo alfa ir beta spinduliuotė, tada įrengiamas storo popieriaus filtras ir atliekamas antras matavimas, kuris registruos tik beta daleles. Alfa spinduliuotės kiekis šiuo atveju apskaičiuojamas kaip skirtumas tarp bendros spinduliuotės ir atskiro beta spinduliuotės skaičiavimo rodiklio.
Pavyzdžiui , verta pasiūlyti šiuolaikinio Beta-1 skaitiklio, leidžiančio registruoti alfa, beta ir gama spinduliuotę, charakteristikas. Tai yra rodikliai:
- jautraus elemento darbo zonos plotas yra 7 kv/cm;
- žėručio sluoksnio storis 12 mikronų, (efektyvus alfa dalelių aptikimo atstumas plutoniui yra 239, apie 9 mm. Kobaltui - 60, radiacijos jautrumas pasiekiamas 144 impulsų/μR eilės);
- spinduliuotės matavimo efektyvumas alfa dalelėms - 20% (plutoniui - 239), beta dalelėms - 45% (taliui -204), o gama kvantams - 60% (kompozicijai stronciui - 90, itriui - 90);
- paties dozimetro fonas yra apie 0,6 impulso/s;
- Jutiklis skirtas registruoti gama spinduliuotę, kurios energija yra nuo 0,05 MeV iki 3 MeV, ir beta daleles, kurių energija yra didesnė nei 0,1 MeV prie apatinės ribos, ir alfa daleles, kurių energija yra 5 MeV ar daugiau.
10 pav. Gale montuojamas alfa-beta-gama skaitiklis Beta-1.
KAM Žinoma, yra ir gana platus skaitiklių asortimentas, kuris yra skirtas konkretesniam ir profesionalesniam naudojimui. Tokie įrenginiai turi daugybę papildomų nustatymų ir parinkčių (elektrinių, mechaninių, radiometrinių, klimatinių ir kt.), kurie apima daugybę specialių terminų ir galimybių. Tačiau į juos nesusikoncentruosime. Juk suprasti pagrindinius veikimo principus Geigerio-Mulerio skaitikliai , aukščiau aprašytų modelių visiškai pakanka.
IN Taip pat svarbu paminėti, kad yra specialių poklasių Geigerio skaitikliai , kurios yra specialiai sukurtos nustatyti įvairių tipų kita spinduliuotė. Pavyzdžiui, norint nustatyti ultravioletinės spinduliuotės kiekį, registruoti ir nustatyti lėtuosius neutronus, veikiančius vainikinės iškrovos principu, ir kitos galimybės, tiesiogiai nesusijusios su šia tema, nebus svarstomos.