Μέτρο ραδιενέργειας

Ο μετρητής Geiger (γνωστός και ως σωλήνας Geiger-Muller) είναι μια συσκευή που ανιχνεύει και μετρά όλες τις μορφές ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας άλφα, βήτα και γάμμα. Αποτελείται από ένα ζεύγος ηλεκτροδίων που περιβάλλονται από ένα αέριο. Μια ισχυρή τάση εφαρμόζεται στα ηλεκτρόδια. Το ήλιο ή το αργό είναι τα πιο κοινά αέρια που χρησιμοποιούνται. Η ακτινοβολία μπορεί να ιονίσει το αέριο όταν εισέλθει στον σωλήνα. Τα ιόντα (και τα ηλεκτρόνια) έλκονται στα ηλεκτρόδια, με αποτέλεσμα ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Ένας κλιμακωτής μετράει τους τρέχοντες παλμούς και λαμβάνεται μια "μέτρηση" κάθε φορά που το αέριο ιονίζεται από ακτινοβολία.

Ο σωλήνας και ο (μετρητής + τροφοδοτικό) είναι τα δύο κομμάτια του εξοπλισμού.

Ο σωλήνας Geiger-Mueller είναι συνήθως κυλινδρικός και έχει ένα σύρμα που περνά μέσα από αυτόν. Τα χειριστήρια τάσης και οι ρυθμίσεις χρονοδιακόπτη είναι διαθέσιμα στον (μετρητή + τροφοδοτικό). Όπως υποδεικνύεται στη σελίδα του σχήματος, δημιουργείται υψηλή τάση στον κύλινδρο και στο καλώδιο.

Αρχή μετρητή Geiger

• Ο μετρητής Geiger θα περιλαμβάνει έναν σωλήνα Geiger-Müller, ένα αισθητήριο στοιχείο που ανιχνεύει την ακτινοβολία και ηλεκτρονικά που επεξεργάζονται τις πληροφορίες για να παράγουν το αποτέλεσμα.
• Ο σωλήνας Geiger-Müller είναι γεμάτος με αέριο όπως ήλιο, νέον ή αργό στη χαμηλότερη δυνατή πίεση, όπου εφαρμόζεται υψηλή τάση. Όταν ένα σωματίδιο ή ένα φωτόνιο προσπίπτουσας ακτινοβολίας ιονίζει το αέριο, προκαλεί αγωγιμότητα του ηλεκτρικού φορτίου στον σωλήνα.

Τύποι μετρητή Geiger

Ο μετρητής Geiger καθορίζεται πλήρως από την αρχιτεκτονική του σωλήνα και μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους:

1. Παράθυρο τέλους:

Ένα από τα άκρα του σωλήνα θα είχε ένα μικρό παράθυρο. Αυτό το παράθυρο θα ήταν χρήσιμο για τον ιονισμό σωματιδίων που κινούνται γρήγορα.

1. Windowless:

Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτός ο τύπος σωλήνα δεν θα έχει παράθυρα και πάχος από ένα έως δύο mm. Αυτός ο σωλήνας χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ακτινοβολιών υψηλής διείσδυσης.

Μονάδες μετρητών Geiger

Τα σωματίδια μετρώνται σε μια ποικιλία μονάδων, η πιο κοινή από τις οποίες είναι το Counts Per Minute (CPM). Micro-(μSv/hr) – Sieverts ανά ώρα και (μmR/hr) milli-Roentgens ανά ώρα θα χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της ραδιενέργειας.

Εξίσωση μετρητή Geiger

Για διάφορους λόγους, ο μετρητής Geiger ήταν ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος ανιχνευτής σωματιδίων βήτα. Πρώτον, είτε κατασκευάζεται στο εργαστήριο είτε ως εμπορικά διαθέσιμο εξάρτημα, είναι αρκετά φθηνό. Δεύτερον, σε αντίθεση με τον σπινθηρισμό ή τους ανιχνευτές στερεάς κατάστασης, απαιτεί λίγα συγκεκριμένα κυκλώματα για να λειτουργήσει. Τρίτον, οι παραλλαγές γεμάτες με αλογόνο έχουν μάλλον εκτεταμένη διάρκεια ζωής. Πρέπει να παρέχεται ένα παράθυρο για να επιτρέπεται στα σωματίδια βήτα να εισέλθουν στον ανιχνευτή για να τα ανιχνεύσετε.

Οι σχέσεις μεταξύ των πολλών παραμέτρων που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα με την οποία ανιχνεύεται μια συγκεκριμένη πηγή ραδιενέργειας από έναν συγκεκριμένο μετρητή Geiger έχουν διερευνηθεί ευρέως. Σε μια πρώιμη δημοσίευσή του, ο Zumwalt (1950) καθιέρωσε τα ουσιαστικά συμπεράσματα που έκτοτε έχουν αναφερθεί σε μεταγενέστερα βιβλία και έγγραφα από τους Price (1964) και Overman και Clark (1960). Γενικά, η εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συνδέσει τον παρατηρούμενο ρυθμό μέτρησης R με τον αντίστοιχο ρυθμό αποσύνθεσης A.

R=YA

όπου το Y είναι ένας παράγοντας που αντιπροσωπεύει την αποτελεσματικότητα της μέτρησης.

Τι είναι ένα ασφαλές επίπεδο ακτινοβολίας σε έναν μετρητή Geiger

Το microsievert/ώρα (Sv/hr) είναι η τυπική μονάδα δόσης ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Για να λάβετε την αντίστοιχη έκθεση σε ακτινοβολία uSv/hr για αυτόν τον σωλήνα, πολλαπλασιάστε το CPM του επί 0,0057. Έτσι, στο γραφείο μου, το επίπεδο ακτινοβολίας φόντου κυμαίνεται από 0,05-0,10 Sv/hr, που είναι ένα κανονικό και ασφαλές επίπεδο ακτινοβολίας περιβάλλοντος (βλ. Μονάδες ακτινοβολίας παρακάτω).

Συμπέρασμα

Η ιονίζουσα ακτινοβολία, όπως ένα σωματίδιο άλφα, βήτα ή γάμμα, μπορεί να ιονίσει ορισμένα από τα μόρια αερίου στον σωλήνα όταν εισέρχεται. Ένα ηλεκτρόνιο εκτινάσσεται από αυτά τα ιονισμένα άτομα, αφήνοντας στη θέση του ένα θετικά φορτισμένο άτομο. Η υψηλή τάση του σωλήνα δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο μέσα του. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα έλκονται προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο, ενώ τα ηλεκτρόνια που εκτινάχθηκαν έξω από το άτομο έλκονται από το θετικό ηλεκτρόδιο. Αυτό προκαλεί έναν παλμό ρεύματος στα καλώδια που συνδέουν τα ηλεκτρόδια, ο οποίος μπορεί να μετρηθεί. Τα φορτισμένα ιόντα εξουδετερώνονται μόλις μετρηθεί ο παλμός και ο μετρητής Geiger είναι έτοιμος να καταγράψει έναν άλλο παλμό. Ένα αέριο εισάγεται στον μετρητή σωλήνα Geiger για να επιστρέψει γρήγορα στην προηγούμενη του κατάσταση μετά την είσοδο της ακτινοβολίας.

Η επαρκής τάση στα ηλεκτρόδια απαιτείται για τη σωστή λειτουργία του μετρητή Geiger. Το ηλεκτρικό πεδίο στο σωλήνα είναι πολύ ασθενές για να δημιουργήσει παλμό ρεύματος εάν η τάση είναι πολύ χαμηλή. Εάν η τάση είναι πολύ υψηλή, ο σωλήνας θα εκφορτίζεται συνεχώς, ίσως προκαλώντας ζημιά. Η σωστή τάση που πρέπει να χρησιμοποιηθεί για το σωλήνα συνιστάται συνήθως από τον κατασκευαστή. Για να δημιουργηθούν τα κατάλληλα ηλεκτρικά πεδία μέσα στο σωλήνα, οι μεγαλύτεροι σωλήνες απαιτούν υψηλότερες τάσεις.