Contador Geiger-Muller
D Para determinar el nivel de radiación, se utiliza un dispositivo especial -. Y para estos dispositivos domésticos y la mayoría de los dispositivos de control dosimétricos profesionales, se utiliza como un elemento sensible. contador Geiger ... Esta parte del radiómetro le permite determinar con precisión el nivel de radiación.
La historia de la aparición del contador Geiger.
V el primero, un dispositivo para determinar la intensidad de la desintegración de materiales radiactivos nació en 1908, fue inventado por un alemán físico Hans Geiger ... Veinte años después, junto con otro físico Walter Müller se mejoró el dispositivo, y en honor a estos dos científicos recibió su nombre.
V Durante el período de desarrollo y formación de la física nuclear en la ex Unión Soviética, también se crearon los dispositivos correspondientes, que fueron ampliamente utilizados en las fuerzas armadas, en las plantas de energía nuclear y en grupos especiales de control de radiación de la defensa civil. La composición de tales dosímetros, a partir de los años setenta del siglo pasado, incluía un contador basado en los principios de Geiger, a saber SBM-20 ... Este contador, exactamente como su otro homólogo STS-5 , es ampliamente utilizado hasta el día de hoy, y también es parte de medios modernos de control dosimétrico .
Figura 1. Contador de descarga de gas STS-5.
Figura 2. Contador de descarga de gas SBM-20.
El principio de funcionamiento del contador Geiger-Muller.
Y El acto de detectar partículas radiactivas propuesto por Geiger es relativamente sencillo. Se basa en el principio de aparición de impulsos eléctricos en un medio de gas inerte bajo la acción de una partícula radiactiva altamente cargada o un cuanto de oscilaciones electromagnéticas. Para detenernos con más detalle en el mecanismo de acción del contador, detengámonos un poco en su diseño y los procesos que ocurren en él, cuando una partícula radiactiva atraviesa el elemento sensible del dispositivo.
R El dispositivo de registro es un cilindro o recipiente sellado lleno de un gas inerte, puede ser neón, argón, etc. Dicho recipiente puede estar hecho de metal o vidrio, y el gas que contiene está a baja presión, esto se hace a propósito para simplificar el proceso de registro de una partícula cargada. Dentro del contenedor hay dos electrodos (cátodo y ánodo), que se alimentan con alta tensión CC a través de una resistencia de carga especial.
Fig. 3. Circuito y dispositivo contador Geiger.
PAGS Cuando el medidor se activa en una atmósfera de gas inerte, no ocurre descarga en los electrodos debido a la alta resistencia del medio, pero la situación cambia si una partícula radiactiva o un cuanto de oscilaciones electromagnéticas ingresa a la cámara del elemento sensible del dispositivo. . En este caso, una partícula con una carga de energía suficientemente alta elimina un cierto número de electrones del entorno más cercano, es decir, de los elementos de la caja o físicamente los propios electrodos. Dichos electrones, al estar en un ambiente de gas inerte, bajo la acción de un alto voltaje entre el cátodo y el ánodo, comienzan a moverse hacia el ánodo, ionizando las moléculas de este gas a lo largo del camino. Como resultado, eliminan electrones secundarios de las moléculas de gas, y este proceso crece en una escala geométrica hasta que ocurre una ruptura entre los electrodos. En el estado de descarga, el circuito se cierra por un período de tiempo muy corto, y esto provoca un salto en la corriente en la resistencia de carga, y es este salto el que permite registrar el paso de una partícula o cuanto a través del cámara de registro.
T Este mecanismo permite registrar una partícula, sin embargo, en un entorno donde la radiación ionizante es suficientemente intensa, se requiere un rápido retorno de la cámara de registro a su posición original para poder determinar nueva partícula radiactiva ... Esto se logra mediante dos diferentes caminos... El primero de ellos consiste en detener el suministro de voltaje a los electrodos por un corto período de tiempo, en este caso la ionización del gas inerte se detiene abruptamente, y una nueva activación de la cámara de prueba permite iniciar el registro desde el principio. Este tipo de medidor se llama dosímetros no autoextinguibles ... El segundo tipo de dispositivos, a saber, dosímetros autoextinguibles, el principio de su funcionamiento es agregar aditivos especiales basados en varios elementos, por ejemplo, bromo, yodo, cloro o alcohol, a un medio de gas inerte. En este caso, su presencia conduce automáticamente a la terminación de la descarga. Con esta estructura de la cámara de prueba, se utilizan resistencias de varias decenas de megaohmios como resistencia de carga. Esto permite, durante la descarga, reducir drásticamente la diferencia de potencial en los extremos del cátodo y el ánodo, lo que detiene el proceso conductor y la cámara vuelve a su estado original. Cabe señalar que la tensión en los electrodos inferior a 300 voltios deja automáticamente de mantener la descarga.
Todo el mecanismo descrito permite registrar una gran cantidad de partículas radiactivas en un corto período de tiempo.
Tipos de radiación radiactiva
H para entender qué es exactamente lo que se está registrando Contadores Geiger - Muller , vale la pena detenerse en qué tipos existen. Cabe señalar de inmediato que los contadores de descarga de gas, que forman parte de la mayoría de los dosímetros modernos, solo pueden registrar el número de partículas cargadas radiactivas o cuantos, pero no pueden determinar sus características energéticas ni el tipo de radiación. Para esto, los dosímetros se hacen más multifuncionales y específicos, y para compararlos correctamente, uno debe comprender con mayor precisión sus capacidades.
PAGS O ideas modernas La radiación de radiación de física nuclear se puede dividir en dos tipos, el primero en la forma campo electromagnetico , el segundo en la forma flujo de partículas (radiación corpuscular). El primer tipo incluye flujo de partículas gamma o radiografía ... Su característica principal es la capacidad de propagarse en forma de onda a distancias muy largas, mientras pasan fácilmente a través de varios objetos y pueden penetrar fácilmente en los más varios materiales... Por ejemplo, si una persona necesita esconderse del flujo de rayos gamma debido a una explosión nuclear y luego esconderse en el sótano de una casa o refugio antiaéreo, siempre que sea relativamente estrecho, podrá protegerse de este tipo. de radiación en sólo el 50 por ciento.
Figura 4. Cuantos de rayos X y rayos gamma.
T Este tipo de radiación es de naturaleza pulsada y se caracteriza por la propagación en ambiente en forma de fotones o cuantos, es decir destellos cortos radiación electromagnética... Dicha radiación puede tener diferentes características de energía y frecuencia, por ejemplo, los rayos X tienen una frecuencia miles de veces más baja que los rayos gamma. Entonces los rayos gamma son significativamente más peligrosos por cuerpo humano y su impacto es mucho más destructivo.
Y La radiación basada en el principio corpuscular son partículas alfa y beta (corpúsculos). Son el resultado de reacción nuclear, en el que se produce una transformación de unos isótopos radiactivos en otros con la liberación de una cantidad colosal de energía. En este caso, las partículas beta son una corriente de electrones y las partículas alfa son formaciones mucho más grandes y estables, que constan de dos neutrones y dos protones conectados entre sí. De hecho, tal estructura tiene el núcleo de un átomo de helio, por lo que se puede argumentar que el flujo de partículas alfa es un flujo de núcleos de helio.
Se adopta la siguiente clasificación , las partículas alfa tienen la capacidad menos penetrante, para protegerse de ellas, es suficiente para una persona y cartón grueso Las partículas beta tienen una mayor capacidad de penetración, por lo que una persona puede protegerse del flujo de dicha radiación, necesitará una protección de metal de varios milímetros de espesor (por ejemplo, una hoja de aluminio). Prácticamente no hay protección contra los cuantos gamma, y se propagan a distancias considerables, atenuándose con la distancia del epicentro o fuente y obedeciendo las leyes de propagación de las ondas electromagnéticas.
Figura 5. Partículas radiactivas de tipo alfa y beta.
A La cantidad de energía que poseen estos tres tipos de radiación también es diferente, y la mayor de ellas la posee el flujo de partículas alfa. Por ejemplo, la energía que poseen las partículas alfa es siete mil veces mayor que la energía de las partículas beta , es decir. capacidad de penetración diferentes tipos radiación, está en la parte de atrás relación proporcional de su capacidad de penetración.
D Para el cuerpo humano, se considera el tipo más peligroso de radiación radiactiva. cuantos gamma , debido al alto poder de penetración, y luego decreciente, partículas beta y partículas alfa. Por lo tanto, es bastante difícil determinar las partículas alfa, si es imposible saberlo con un contador ordinario. Geiger - Muller, ya que casi cualquier objeto es un obstáculo para ellos, por no hablar de un recipiente de vidrio o metal. Es posible determinar partículas beta con dicho contador, pero solo si su energía es suficiente para atravesar el material del contador.
Para partículas beta con bajas energías, el contador Geiger-Müller convencional es ineficaz.
O situación fraterna con radiación gamma, existe la posibilidad de que pasen por el contenedor sin desencadenar la reacción de ionización. Para ello, se instala una pantalla especial (fabricada en acero denso o plomo) en los contadores, que permite reducir la energía de los gamma quanta y así activar la descarga en la contracámara.
Características básicas y diferencias de los contadores Geiger - Muller
CON También destacará algunas de las características básicas y diferencias de diferentes dosímetros equipados con Contadores de descarga de gas Geiger - Müller... Para hacer esto, debes comparar algunos de ellos.
Los contadores Geiger-Muller más comunes están equipados con cilíndrico o sensores finales... Los cilindricos son similares a un cilindro alargado en forma de tubo con un radio pequeño. La cámara de ionización final es redonda o rectangular. talla pequeña, pero con una importante superficie de trabajo final. A veces, existen variedades de cámaras de extremo con un tubo cilíndrico alargado con una pequeña ventana de entrada en el lado del extremo. Diferentes configuraciones de contadores, es decir, las propias cámaras, pueden registrar diferentes tipos de radiación, o sus combinaciones (por ejemplo, combinaciones de rayos gamma y beta, o todo el espectro de alfa, beta y gamma). Esto es posible gracias al diseño especialmente desarrollado del cuerpo del medidor, así como al material del que está hecho.
mi Otro componente importante para el uso específico de medidores es el área del elemento sensor de entrada y área de trabajo ... Es decir, este es el sector a través del cual ingresarán y registrarán las partículas radiactivas de interés. Cuanto mayor sea esta área, más capaz será el contador de capturar partículas y más fuerte será su sensibilidad a la radiación. Los datos del pasaporte indican el área de la superficie de trabajo, generalmente en centímetros cuadrados.
mi Otro indicador importante que se indica en las características del dosímetro es magnitud del ruido (medido en pulsos por segundo). En otras palabras, este indicador se puede llamar el valor de su propio fondo. Puede determinarse en condiciones de laboratorio colocando el dispositivo en una habitación o cámara bien protegida, generalmente con paredes de plomo gruesas, y registrando el nivel de radiación emitida por el dispositivo en sí. Está claro que si este nivel es lo suficientemente significativo, entonces estos ruidos inducidos afectarán directamente el error de medición.
Todo profesional y radiación tiene una característica como la sensibilidad a la radiación, también medida en pulsos por segundo (imp / s) o en pulsos por micro-roentgen (imp / μR). Tal parámetro, o más bien su uso, depende directamente de la fuente de radiación ionizante a la que se ajusta el contador y mediante la cual se llevarán a cabo otras mediciones. A menudo, la sintonización se realiza de acuerdo con fuentes que incluyen materiales radiactivos como radio - 226, cobalto - 60, cesio - 137, carbono - 14 y otros.
mi Otro indicador con el que se deben comparar los dosímetros es eficiencia de detección de radiación iónica o partículas radiactivas. La existencia de este criterio se debe a que no se registrarán todas las partículas radiactivas que pasen por el elemento sensible del dosímetro. Esto puede suceder cuando el cuanto de rayos gamma no causó ionización en la contracámara, o el número de partículas que pasaron y causaron ionización y descarga es tan grande que el dispositivo no las cuenta adecuadamente, y por alguna otra razón. Para determinar con precisión esta característica de un dosímetro en particular, se prueba utilizando algunas fuentes radiactivas, por ejemplo, plutonio-239 (para partículas alfa) o talio-204, estroncio-90, itrio-90 (emisor beta), así como otros materiales radiactivos.
CON el siguiente criterio en el que es necesario detenerse es rango de energías registradas ... Cualquier partícula radiactiva o cuanto de radiación tiene una característica energética diferente. Por lo tanto, los dosímetros están diseñados para medir no solo un tipo específico de radiación, sino también sus respectivas características energéticas. Este indicador se mide en megaelectronvoltios o kiloelectronvoltios, (MeV, KeV). Por ejemplo, si las partículas beta no tienen suficiente energía, entonces no podrán eliminar un electrón en la contracámara y, por lo tanto, no serán registradas, o solo las partículas alfa de alta energía podrán atravesar el material. del cuerpo del contador Geiger-Muller y elimine el electrón.
Y Sobre la base de lo anterior, los fabricantes modernos de dosímetros de radiación producen una amplia gama de dispositivos para diversos fines e industrias específicas. Por lo tanto, vale la pena considerar tipos específicos de contadores Geiger.
Varias opciones Contadores Geiger - Muller
PAGS La primera versión de dosímetros son dispositivos diseñados para registrar y detectar fotones gamma y radiación beta de alta frecuencia (dura). Prácticamente todos los dosímetros de radiación producidos anteriormente y modernos, tanto domésticos como profesionales, están diseñados para este rango de medida, por ejemplo :. Dicha radiación tiene suficiente energía y alto poder de penetración para que la cámara del contador Geiger las registre. Tales partículas y fotones penetran fácilmente a través de las paredes del contador y provocan el proceso de ionización, y esto se registra fácilmente mediante el correspondiente llenado electrónico del dosímetro.
D Para el registro de este tipo de radiación, los contadores populares como SBM-20 que tiene un sensor en forma de tubo-globo cilíndrico con cátodo y ánodo de alambre ubicados coaxialmente. Además, las paredes del tubo sensor sirven tanto como cátodo como como carcasa, y están hechas de acero inoxidable. Este contador tiene las siguientes características:
- el área del área de trabajo del elemento sensible es de 8 centímetros cuadrados;
- sensibilidad a la radiación para la radiación gamma del orden de 280 imp / s, o 70 imp / μR (la prueba se llevó a cabo para cesio - 137 a 4 μR / s);
- el fondo intrínseco del dosímetro es de aproximadamente 1 pulso / s;
- El sensor está diseñado para registrar radiación gamma con una energía en el rango de 0.05 MeV a 3 MeV, y partículas beta con una energía de 0.3 MeV en el límite inferior.
Figura 6. Dispositivo contador Geiger SBM-20.
Tener hubo varias modificaciones de este contador, por ejemplo, SBM-20-1 o SBM-20U quien tiene características similares, pero difieren en el diseño básico de los elementos de contacto y el circuito de medición. Otras modificaciones de este contador Geiger-Muller, y estos son SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG tienen parámetros similares, muchos de ellos se encuentran en dosímetros de radiación domésticos que se pueden encontrar en las tiendas hoy en día.
CON El siguiente grupo de dosímetros de radiación está diseñado para registro. fotones gamma y radiografía ... Si hablamos de la precisión de tales dispositivos, debe entenderse que los fotones y la radiación gamma son cuantos de radiación electromagnética que se mueven a la velocidad de la luz (unos 300.000 km / s), por lo que registrar un objeto de este tipo es una tarea bastante difícil.
La eficiencia de estos contadores Geiger es de alrededor del uno por ciento.
H Para aumentarlo, se requiere un aumento en la superficie del cátodo. De hecho, los gamma quanta se registran indirectamente, gracias a los electrones eliminados por ellos, que posteriormente participan en la ionización de un gas inerte. Para maximizar este efecto, se seleccionan especialmente el material y el espesor de las paredes de la cámara del medidor, así como las dimensiones, el espesor y el material del cátodo. Aquí, un gran grosor y densidad del material pueden reducir la sensibilidad de la cámara de registro, y demasiado pequeño permitirá que la radiación beta de alta frecuencia ingrese fácilmente a la cámara, y también aumentará la cantidad de ruido de radiación natural para el dispositivo, lo que ahogan la precisión de la determinación de los cuantos gamma. Naturalmente, los fabricantes seleccionan las proporciones exactas. De hecho, en base a este principio, los dosímetros se fabrican en base a Contadores Geiger - Muller por definición directa radiación gamma en el suelo, mientras que dicho dispositivo excluye la posibilidad de determinar cualquier otro tipo de radiación y exposición radiactiva, lo que le permite determinar con precisión la contaminación por radiación y el nivel impacto negativo por persona solo para radiación gamma.
V Dosímetros domésticos, que están equipados con sensores cilíndricos, se instalan los siguientes tipos: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 y muchos otros. Además, en algunos tipos, se instala un filtro especial en la entrada, el extremo, la ventana sensible, que sirve específicamente para cortar las partículas alfa y beta, y además aumenta el área del cátodo para una determinación más eficiente de los cuantos gamma. Estos sensores incluyen Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M y otros.
H Para comprender más claramente el principio de su funcionamiento, vale la pena considerar con más detalle uno de estos contadores. Por ejemplo, un contador final con un sensor. Beta - 2 M , que tiene una ventana de trabajo redondeada, de unos 14 centímetros cuadrados. En este caso, la sensibilidad a la radiación al cobalto - 60 es de aproximadamente 240 imp / μR. Este tipo de medidor tiene valores de ruido propio muy bajos. , que no es más de 1 pulso por segundo. Esto es posible gracias a una cámara de plomo de paredes gruesas que, a su vez, está diseñada para registrar la radiación de fotones con energías en el rango de 0.05 MeV a 3 MeV.
Figura 7. Finalice el contador gamma Beta-2M.
Para determinar la radiación gamma, es muy posible utilizar contadores de pulsos gamma-beta, que están diseñados para registrar partículas beta duras (de alta frecuencia y alta energía) y cuantos gamma. Por ejemplo, modelo SBM - 20. Si en este modelo del dosímetro desea excluir el registro de partículas beta, para esto es suficiente instalar un escudo de plomo o un escudo de cualquier otro material de metal(la pantalla de plomo es más eficiente). Este es el método más común utilizado por la mayoría de los diseñadores para construir contadores de rayos X y gamma.
Registro de radiación beta "suave".
A Como ya hemos mencionado, el registro de la radiación beta blanda (radiación con características de baja energía y frecuencia relativamente baja) es una tarea bastante difícil. Para ello, se requiere proporcionar la posibilidad de su penetración más fácil en la cámara de registro. Para estos fines, un delgado especial ventana de trabajo generalmente de mica o película de polímero, que prácticamente no interfiere con la penetración de este tipo de radiación beta en la cámara de ionización. En este caso, el propio cuerpo sensor puede actuar como el cátodo mismo, y el ánodo es un sistema de electrodos lineales, que se distribuyen uniformemente y se montan sobre aislantes. La ventana de registro se realiza en la versión final, y en este caso solo aparece una fina película de mica en el camino de las partículas beta. En los dosímetros con tales contadores, la radiación gamma se registra como una aplicación y, de hecho, como una característica adicional. Y si se requiere deshacerse del registro de gamma quanta, entonces es necesario minimizar la superficie del cátodo.
Figura 8. El dispositivo del contador Geiger final.
CON Cabe señalar que los contadores para la determinación de partículas beta blandas se crearon hace bastante tiempo y se utilizaron con éxito en la segunda mitad del siglo pasado. Entre ellos, los más comunes fueron los sensores del tipo SBT10 y SI8B que tenía ventanas de trabajo de mica de paredes delgadas. Más versión moderna tal dispositivo Beta 5 tiene un área de ventana de trabajo de aproximadamente 37 sq / cm, rectangular de material de mica. Para tal tamaño de un elemento sensible, el dispositivo puede registrar alrededor de 500 imp / μR, si se mide con cobalto - 60. La eficiencia de detección de partículas es de hasta el 80 por ciento. Otros indicadores de este dispositivo son los siguientes: el ruido intrínseco es de 2,2 pulsos / s, el rango para determinar las energías es de 0,05 a 3 MeV, mientras que el umbral más bajo para determinar la radiación beta suave es de 0,1 MeV.
Figura 9. Contador beta-gamma de la cara final Beta-5.
Y naturalmente vale la pena mencionar Contadores Geiger - Muller capaz de registrar partículas alfa. Si el registro de la radiación beta blanda parece ser una tarea bastante difícil, entonces fijar una partícula alfa, incluso teniendo índices de energía altos, es una tarea aún más difícil. Este problema solo puede resolverse mediante una disminución correspondiente en el grosor de la ventana de trabajo a un grosor que será suficiente para el paso de una partícula alfa a la cámara de registro del sensor, así como mediante un acercamiento casi completo de la entrada. Ventana a la fuente de radiación de partículas alfa. Esta distancia debe ser de 1 mm. Está claro que dicho dispositivo registrará automáticamente cualquier otro tipo de radiación y, además, con suficiente alta eficiencia... Esto tiene tanto un lado positivo como uno negativo:
Positivo - un dispositivo de este tipo se puede utilizar para la más amplia gama de análisis de radiación
Negativo - debido a la mayor sensibilidad, aparecerá una cantidad significativa de ruido, lo que complicará el análisis de los datos de registro obtenidos.
A Además, una ventana de trabajo de mica demasiado delgada, aunque aumenta las capacidades del mostrador, pero a expensas de la resistencia mecánica y la estanqueidad de la cámara de ionización, especialmente porque la ventana en sí tiene un área de superficie de trabajo suficientemente grande. A modo de comparación, en los contadores SBT10 y SI8B, que mencionamos anteriormente, con un área de ventana de trabajo de aproximadamente 30 sq / cm, el espesor de la capa de mica es de 13 a 17 micrones, y con el espesor requerido para registrar partículas alfa. de 4-5 micrones, la entrada a la ventana solo se puede hacer no más de 0.2 sq / cm, estamos hablando del contador SBT9.
O Sin embargo, el gran grosor de la ventana de trabajo de registro se puede compensar por la proximidad al objeto radiactivo, y viceversa, con un grosor relativamente pequeño de la ventana de mica, es posible registrar una partícula alfa a una distancia mayor que 1 –2 mm. Vale la pena dar un ejemplo, con un espesor de ventana de hasta 15 micrones, el acercamiento a la fuente de radiación alfa debe ser menor de 2 mm, mientras que la fuente de partículas alfa se entiende como un emisor de plutonio-239 con una energía de radiación. de 5 MeV. Continuemos, con el espesor de la ventana de entrada hasta 10 micrones, es posible registrar partículas alfa ya a una distancia de hasta 13 mm, si hacemos una ventana de mica de hasta 5 micrones de espesor, entonces la radiación alfa se registrará a distancia de 24 mm, etc. Otro parámetro importante que afecta directamente la capacidad de detectar partículas alfa es su índice de energía. Si la energía de una partícula alfa es más de 5 MeV, entonces la distancia de su registro para el grosor de la ventana de trabajo de cualquier tipo aumentará en consecuencia, y si la energía es menor, entonces la distancia también debe reducirse, hasta la total imposibilidad de registrar una radiación alfa suave.
mi uno mas punto importante, lo que permite aumentar la sensibilidad del contador alfa, es una disminución en la capacidad de registro de la radiación gamma. Para ello, basta con minimizar las dimensiones geométricas del cátodo, y los fotones gamma pasarán a través de la cámara de registro sin provocar ionización. Esta medida permite reducir la influencia sobre la ionización de los cuantos gamma en un factor de miles, e incluso decenas de miles de veces. Ya no es posible eliminar la influencia de la radiación beta en la cámara de registro, pero hay una forma bastante sencilla de salir de esta situación. Primero, se registra la radiación alfa y beta del tipo total, luego se instala un filtro de papel grueso y se realiza una segunda medición, que registrará solo partículas beta. El valor de la radiación alfa en este caso se calcula como la diferencia entre la radiación total y un indicador separado del cálculo de la radiación beta.
Por ejemplo , vale la pena ofrecer las características de un moderno contador Beta-1, que permite registrar radiación alfa, beta, gamma. Estos indicadores son:
- el área del área de trabajo del elemento sensible es de 7 sq / cm;
- el espesor de la capa de mica es de 12 micrones, (la distancia de detección efectiva de partículas alfa para plutonio es 239, aproximadamente 9 mm, para cobalto 60, la sensibilidad a la radiación se alcanza aproximadamente 144 pulsos / μR);
- eficiencia de medición de radiación para partículas alfa - 20% (para plutonio - 239), partículas beta - 45% (para talio -204) y gamma quanta - 60% (para composición de estroncio - 90, itrio - 90);
- el fondo intrínseco del dosímetro es de aproximadamente 0,6 pulsos / s;
- El sensor está diseñado para registrar radiación gamma con una energía en el rango de 0.05 MeV a 3 MeV, y partículas beta con una energía de más de 0.1 MeV en el límite inferior y partículas alfa con una energía de 5 MeV o más.
Figura 10. Finalizar el contador alfa-beta-gamma Beta-1.
A por supuesto, todavía hay suficientes amplia gama mostradores que están diseñados para un uso más estrecho y más profesional. Dichos dispositivos tienen una serie de configuraciones y opciones adicionales (eléctricas, mecánicas, radiométricas, climáticas, etc.), que incluyen muchos términos y capacidades especiales. Sin embargo, no nos concentraremos en ellos. Después de todo, para entender principios básicos comportamiento Contadores Geiger - Muller , los modelos descritos anteriormente son suficientes.
V También cabe mencionar que existen subclases especiales Contadores geiger que están especialmente diseñados para definir diferentes tipos otra radiación. Por ejemplo, para determinar el valor Radiación ultravioleta, para el registro y determinación de neutrones lentos, que funcionan según el principio de descarga corona, y otras opciones que no están directamente relacionadas con este tema y no serán consideradas.
Inventado en 1908 por el físico alemán Hans Wilhelm Geiger, un dispositivo capaz de determinar se usa ampliamente en la actualidad. La razón de esto es la alta sensibilidad del dispositivo, su capacidad para registrar una variedad de radiación. La facilidad de operación y el bajo costo le permiten comprar un contador Geiger para cualquier persona que decida medir de forma independiente el nivel de radiación en cualquier momento y en cualquier lugar. ¿Qué es este dispositivo y cómo funciona?
El principio de funcionamiento del contador Geiger.
Su diseño es bastante sencillo. Una mezcla de gas que consta de neón y argón, que se ioniza fácilmente, se bombea a un cilindro sellado con dos electrodos. Se alimenta a los electrodos (unos 400 V), lo que por sí solo no provoca ningún fenómeno de descarga hasta el mismo momento en que se inicia el proceso de ionización en el medio gaseoso del dispositivo. La aparición de partículas provenientes del exterior lleva a que los electrones primarios, acelerados en el campo correspondiente, comiencen a ionizar otras moléculas del medio gaseoso. Como resultado, bajo la influencia campo eléctrico Se produce una creación similar a una avalancha de nuevos electrones e iones, que aumentan drásticamente la conductividad de la nube de electrones e iones. Se produce una descarga en el entorno gaseoso del contador Geiger. El número de impulsos que ocurren durante un cierto período de tiempo es directamente proporcional al número de partículas fijas. Este es, en términos generales, el principio del contador Geiger.
El proceso inverso, como resultado del cual el medio gaseoso vuelve a su estado original, ocurre por sí mismo. Bajo la influencia de halógenos (generalmente se usa bromo o cloro), se produce una intensa recombinación de cargas en este medio. Este proceso es mucho más lento y, por lo tanto, el tiempo necesario para restaurar la sensibilidad del contador Geiger es una característica de pasaporte muy importante del dispositivo.
A pesar de que el principio de funcionamiento del contador Geiger es bastante simple, es capaz de responder a radiaciones ionizantes de varios tipos. Estos son α-, β-, γ-, así como rayos X, neutrones y todo depende del diseño del dispositivo. Así, la ventana de entrada de un contador Geiger, capaz de registrar radiación α y β suave, está hecha de mica con un espesor de 3 a 10 micrones. Para la detección, está hecho de berilio y ultravioleta, de cuarzo.
¿Dónde se aplica el contador Geiger?
El principio de funcionamiento del contador Geiger es la base para el funcionamiento de la mayoría de los dosímetros modernos. Estos pequeños instrumentos, que tienen un costo relativamente bajo, son bastante sensibles y capaces de mostrar resultados en unidades de medida fáciles de leer. Su facilidad de uso permite que estos dispositivos sean operados incluso por aquellos que tienen conceptos muy remotos de dosimetría.
Según sus capacidades y precisión de medición, los dosímetros pueden ser profesionales y domésticos. Con la ayuda de ellos, es posible determinar de manera oportuna y efectiva la fuente disponible de radiación ionizada tanto en áreas abiertas como en interiores.
Estos dispositivos, que utilizan en su trabajo el principio de funcionamiento de un contador Geiger, pueden dar rápidamente una señal de peligro utilizando señales visuales y sonoras o vibratorias. Por lo tanto, siempre puede verificar la comida, la ropa, inspeccionar muebles, equipos, materiales de construcción, etc. para detectar la ausencia de radiación dañina para el cuerpo humano.
contador Geiger- un dispositivo de descarga de gas para contar el número de partículas ionizantes que lo atraviesan. Es un condensador lleno de gas que se rompe cuando aparece una partícula ionizante en el volumen de gas. Los contadores Geiger son detectores (sensores) bastante populares de radiación ionizante. Hasta ahora, inventado a principios de nuestro siglo para las necesidades de la naciente física nuclear, no existe, curiosamente, un reemplazo completo.
El diseño del contador Geiger es bastante simple. Se introduce una mezcla de gas que consta de neón y argón fácilmente ionizables en un cilindro sellado con dos electrodos. El material del cilindro puede ser diferente: vidrio, metal, etc.
Por lo general, los contadores perciben la radiación con toda su superficie, pero también hay aquellos para los que se proporciona una "ventana" especial en el cilindro para ello. El uso generalizado del contador Geiger-Muller se explica por su alta sensibilidad, la capacidad de registrar diversas radiaciones, la relativa simplicidad y el bajo costo de la instalación.
Diagrama de conexión del contador Geiger
Se aplica un alto voltaje U a los electrodos (ver Fig.), Que en sí mismo no causa ningún fenómeno de descarga. El contador permanecerá en este estado hasta que aparezca un centro de ionización en su medio gaseoso, un rastro de iones y electrones generados por una partícula ionizante que proviene del exterior. Electrones primarios, acelerando en campo eléctrico, ionizan "en el camino" otras moléculas del medio gaseoso, generando cada vez más electrones e iones. Evolucionando como una avalancha, este proceso termina con la formación de una nube de iones de electrones en el espacio entre los electrodos, lo que aumenta significativamente su conductividad. En el entorno de gas del medidor, se produce una descarga que es visible (si el recipiente es transparente) incluso a simple vista.
El proceso inverso, la restauración del medio gaseoso a su estado original en los llamados medidores halógenos, se produce por sí solo. Los halógenos (generalmente cloro o bromo), que están contenidos en pequeñas cantidades en el medio gaseoso, entran en el curso, lo que contribuye a la recombinación intensiva de cargas. Pero este proceso es bastante lento. El tiempo necesario para restaurar la sensibilidad a la radiación del contador Geiger y determinar realmente su velocidad (tiempo "muerto") es su principal característica de pasaporte.
Dichos medidores están designados como halógenos autoextinguibles. Distinguidos por un voltaje de suministro muy bajo, buenos parámetros de señal de salida y una velocidad de respuesta bastante alta, han demostrado tener una demanda como sensores de radiación ionizante en dispositivos de monitoreo de radiación domésticos.
Los contadores Geiger son capaces de detectar una amplia variedad de tipos de radiación ionizante: a, b, g, ultravioleta, rayos X, neutrones. Pero la sensibilidad espectral real del contador depende en gran medida de su diseño. Por tanto, la ventana de entrada de un mostrador sensible a la radiación ay la radiación b suave debe ser suficientemente delgada; para ello se suele utilizar mica con un espesor de 3 ... 10 µm. El globo del contador, que reacciona a las radiaciones b y g duras, suele tener la forma de un cilindro con un grosor de pared de 0,05… 0,06 mm (también sirve como cátodo del contador). La ventana del contador de rayos X está hecha de berilio y el contador ultravioleta está hecho de vidrio de cuarzo.
Dependencia de la tasa de conteo de la tensión de alimentación en un contador Geiger
El boro se introduce en el contador de neutrones, interactuando con el cual el flujo de neutrones se convierte en partículas a fácilmente detectables. Radiación fotónica - ultravioleta, rayos X, radiación g - los contadores Geiger perciben indirectamente - a través del efecto fotoeléctrico, efecto Compton, el efecto de emparejamiento; en cada caso, hay una transformación de la radiación que interactúa con la sustancia del cátodo en una corriente de electrones.
Cada partícula detectada por el contador forma un pulso corto en su circuito de salida. El número de pulsos que aparecen por unidad de tiempo, la tasa de conteo de un contador Geiger, depende del nivel de radiación ionizante y del voltaje en sus electrodos. En la figura anterior se muestra un gráfico estándar de la dependencia de la tasa de conteo del voltaje de suministro Usup. Aquí Uns - voltaje del comienzo del conteo; Ung y Uvg son los límites superior e inferior del área de trabajo, la denominada meseta, en la que la tasa de recuento es casi independiente del voltaje de suministro del medidor. La tensión de funcionamiento Uð se elige normalmente en el medio de esta sección. Corresponde a Nр, la tasa de recuento en este modo.
La dependencia de la tasa de recuento del grado de exposición a la radiación del contador es su característica principal. El gráfico de esta dependencia es casi lineal y, por lo tanto, la sensibilidad a la radiación del contador a menudo se muestra a través de imp / μR (pulsos por microroentgen; esta dimensión se deriva de la relación entre la tasa de conteo - imp / s - y el nivel de radiación - μR / s).
En aquellos casos en los que no está indicado, es necesario determinar la sensibilidad a la radiación del contador utilizando otro de sus parámetros también extremadamente importantes: su propio fondo. Este es el nombre de la tasa de conteo, cuyo factor tiene dos componentes: externo, el fondo de radiación natural, e interno, la radiación de radionucleidos atrapados en el diseño mismo del contador, así como la emisión espontánea de electrones de su cátodo. .
Dependencia de la tasa de conteo de la energía de los cuantos gamma ("moverse con rigidez") en un contador Geiger
Otra característica esencial de un contador Geiger es la dependencia de su sensibilidad a la radiación de la energía ("dureza") de las partículas ionizantes. En qué medida esta dependencia es significativa, muestra el gráfico de la figura. La "carrera con rigidez" obviamente afectará la precisión de las mediciones.
El hecho de que un contador Geiger sea un dispositivo de avalancha tiene sus inconvenientes: la reacción de tal dispositivo no se puede utilizar para juzgar la causa raíz de su excitación. Los pulsos de salida generados por el contador Geiger bajo la acción de partículas a, electrones, g-cuantos no son diferentes. Las propias partículas, sus energías, desaparecen por completo en las avalanchas gemelas que generan.
La tabla proporciona información sobre los contadores Geiger halógenos autoextinguibles de producción nacional, que son los más adecuados para los dispositivos de control de radiación domésticos.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| SBM19 | 400 | 100 | 2 | 310* | 50 | 19x195 | 1 |
| SBM20 | 400 | 100 | 1 | 78* | 50 | 11x108 | 1 |
| SBT9 | 380 | 80 | 0,17 | 40* | 40 | 12x74 | 2 |
| SBT10A | 390 | 80 | 2,2 | 333* | 5 | (83x67x37) | 2 |
| SBT11 | 390 | 80 | 0,7 | 50* | 10 | (55x29x23,5) | 3 |
| SI8B | 390 | 80 | 2 | 350-500 | 20 | 82x31 | 2 |
| SI14B | 400 | 200 | 2 | 300 | 30 | 84x26 | 2 |
| SI22G | 390 | 100 | 1,3 | 540* | 50 | 19x220 | 4 |
| SI23BG | 400 | 100 | 2 | 200-400* | — | 19x195 | 1 |
- 1 - voltaje de funcionamiento, V;
- 2 - meseta - área de baja dependencia de la tasa de conteo con la tensión de alimentación, V;
- 3 - antecedentes propios del contador, imp / s, no más;
- 4 - sensibilidad a la radiación del contador, imp / μR (* - para cobalto-60);
- 5 - amplitud del pulso de salida, V, no menos;
- 6 - dimensiones, mm - diámetro x largo (largo x ancho x alto);
- 7.1 - radiación b y g duras;
- 7.2 - la misma y suave b - radiación;
- 7.3 - lo mismo y a - radiación;
- 7.4 - g - radiación.
Contador Geiger SI-8B (URSS) con ventana de mica para medir la radiación β suave. La ventana es transparente, debajo de ella se puede ver el electrodo de alambre en espiral, el otro electrodo es el cuerpo del dispositivo.
Historia
El principio fue propuesto en 1908 por Hans Geiger; En 1928, Walter Müller, bajo la dirección de Geiger, puso en práctica varias versiones del dispositivo, que eran estructuralmente diferentes según el tipo de radiación que registraba el contador.
Dispositivo
Es un condensador lleno de gas que se rompe cuando una partícula ionizante pasa a través del volumen de gas. Los circuitos electrónicos adicionales proporcionan al medidor una fuente de alimentación (como regla, al menos 300). Proporciona amortiguación de descarga, si es necesario, y cuenta el número de descargas a través del contador.
Los contadores Geiger se dividen en no autoextinguibles y autoextinguibles (no requieren un circuito externo para terminar la descarga).
Al medir flujos débiles de radiación ionizante con un contador Geiger, se debe tener en cuenta su propio fondo. Incluso con blindaje de plomo grueso, la tasa de recuento nunca se vuelve igual a cero... Una de las razones de esta actividad espontánea del contador es el componente duro de la radiación cósmica, que penetra sin atenuación significativa incluso a través de decenas de centímetros de plomo y se compone principalmente de muones. En promedio, alrededor de 1 muón por minuto atraviesa cada centímetro cuadrado cerca de la superficie de la Tierra, mientras que la eficiencia de su registro con un contador Geiger es prácticamente del 100%. Otra fuente de antecedentes es la "contaminación" radiactiva de los materiales del propio medidor. Además, la emisión espontánea de electrones del contracátodo hace una contribución significativa al fondo intrínseco.
Nos guste o no, la radiación ha entrado firmemente en nuestras vidas y no va a desaparecer. Necesitamos aprender a vivir con este fenómeno, tanto útil como peligroso. La radiación se manifiesta como radiación invisible e imperceptible, y es imposible detectarla sin dispositivos especiales.
Un poco sobre la historia de la radiación.
Los rayos X se descubrieron en 1895. Un año después, se descubrió la radiactividad del uranio, también en relación con los rayos X. Los científicos se dieron cuenta de que se enfrentaban a fenómenos naturales completamente nuevos, nunca antes vistos. Curiosamente, el fenómeno de la radiación se notó varios años antes, pero no le dieron importancia, aunque las quemaduras de rayos X Recibió también a Nikola Tesla y otros trabajadores del laboratorio de Edison. El daño a la salud se atribuyó a cualquier cosa, pero no a los rayos, con los que los vivos nunca se han encontrado en tales dosis. A principios del siglo XX, comenzaron a aparecer artículos sobre los efectos nocivos de la radiación en los animales. Esto tampoco le dio importancia a la sensacional historia con " chicas de radio»- por los trabajadores de la fábrica que producía los relojes luminosos. Simplemente humedecieron los pinceles con la punta de la lengua. El terrible destino de algunos de ellos ni siquiera se publicó, por razones éticas, y siguió siendo una prueba solo para los fuertes nervios de los médicos.
En 1939, la física Lisa Meitner, quien, junto con Otto Hahn y Fritz Strassmann, se refiere a las personas que dividieron el núcleo de uranio por primera vez en el mundo, soltó inadvertidamente la posibilidad de una reacción en cadena, y desde ese momento una Reacción en cadena de ideas sobre la creación de una bomba, es decir, una bomba, y no un "átomo pacífico", al que los políticos sanguinarios del siglo XX, por supuesto, no darían ni un centavo. Aquellos que estaban "al tanto" ya sabían a qué conduciría esto, y comenzó la carrera de armamentos atómicos.
Cómo apareció el contador Geiger-Muller
El físico alemán Hans Geiger, que trabajaba en el laboratorio de Ernst Rutherford, propuso en 1908 el principio del contador de "partículas cargadas" como un desarrollo adicional de la ya conocida cámara de ionización, que era un condensador eléctrico lleno de gas a baja presión. . Fue utilizado por Pierre Curie desde 1895 para estudiar las propiedades eléctricas de los gases. Geiger tuvo la idea de utilizarlo para detectar radiaciones ionizantes precisamente porque estas radiaciones tenían un efecto directo sobre el grado de ionización del gas.
En 1928, Walter Müller, bajo la dirección de Geiger, crea varios tipos de contadores de radiación diseñados para registrar varias partículas ionizantes. La creación de contadores era una necesidad muy urgente, sin la cual era imposible continuar el estudio de los materiales radiactivos, ya que la física, como ciencia experimental, es impensable sin instrumentos de medida. Geiger y Müller trabajaron a propósito en la creación de contadores que sean sensibles a cada uno de los tipos de radiación abiertos a eso: α, β y γ (los neutrones se descubrieron solo en 1932).
El contador Geiger-Muller ha demostrado ser un detector de radiación simple, confiable, económico y práctico. Aunque no es el instrumento más preciso para estudiar tipos particulares de partículas o radiación, es extremadamente adecuado como dispositivo para la medición general de la intensidad de la radiación ionizante. Y en combinación con otros detectores, los físicos lo utilizan para realizar las mediciones más precisas en los experimentos.
Radiación ionizante
Para comprender mejor el funcionamiento de un contador Geiger-Müller, es útil comprender la radiación ionizante en general. Por definición, estos incluyen lo que puede causar la ionización de una sustancia en su estado normal. Esto requiere cierta cantidad de energía. Por ejemplo, las ondas de radio o incluso la luz ultravioleta no se consideran radiación ionizante. El borde comienza con "luz ultravioleta dura", también conocida como "rayos X suaves". Este tipo es un tipo de radiación fotónica. Los fotones de alta energía se denominan comúnmente cuantos gamma.
Por primera vez, Ernst Rutherford dividió la radiación ionizante en tres tipos. Esto se hizo en una configuración experimental utilizando un campo magnético en el vacío. Más tarde resultó que es:
α - núcleos de átomos de helio
β - electrones de alta energía
γ - gamma quanta (fotones)
Posteriormente se descubrieron neutrones. Las partículas alfa son atrapadas fácilmente incluso por papel ordinario, las partículas beta tienen un poder de penetración ligeramente mayor y los rayos gamma tienen el más alto. Los más peligrosos son los neutrones (¡a una distancia de hasta muchas decenas de metros en el aire!). Debido a su neutralidad eléctrica, no interactúan con las capas de electrones de las moléculas de la sustancia. Pero una vez en núcleo atómico, cuya probabilidad es lo suficientemente alta, conduce a su inestabilidad y desintegración, con la formación, por regla general, de isótopos radiactivos. Y ya aquellos, a su vez, en descomposición, forman ellos mismos todo el "ramo" de radiación ionizante. Lo peor de todo es que un objeto u organismo vivo irradiado se convierte en una fuente de radiación durante muchas horas y días.
El dispositivo del contador Geiger-Muller y el principio de su funcionamiento.
Un contador Geiger-Muller de descarga de gas, por regla general, se fabrica en forma de un tubo sellado, vidrio o metal, del cual se evacua el aire y, en lugar de él, se agrega un gas inerte (neón o argón o su mezcla) a baja presión, con una mezcla de halógenos o alcohol. Un alambre delgado se estira a lo largo del eje del tubo y un cilindro de metal se ubica coaxialmente con él. Tanto el tubo como el alambre son electrodos: el tubo es el cátodo y el alambre es el ánodo. Un menos de una fuente de voltaje constante está conectado al cátodo, y un más de una fuente de voltaje constante está conectado al ánodo a través de una gran resistencia constante. Eléctricamente, se obtiene un divisor de voltaje, en cuyo punto medio (la unión de la resistencia y el ánodo del medidor) el voltaje es prácticamente igual al voltaje en la fuente. Suele ser de unos pocos cientos de voltios.
Cuando una partícula ionizante vuela por el tubo, los átomos de un gas inerte, ya en un campo eléctrico de gran fuerza, experimentan colisiones con esta partícula. La energía que desprende la partícula durante la colisión es suficiente para desprender electrones de los átomos de gas. Los propios electrones secundarios resultantes son capaces de formar nuevas colisiones y, así, se obtiene toda una avalancha de electrones e iones. Bajo la acción de un campo eléctrico, los electrones se aceleran hacia el ánodo y los iones de gas cargados positivamente, hacia el cátodo del tubo. Por lo tanto, hay electricidad... Pero como la energía de la partícula ya se ha gastado en colisiones, total o parcialmente (la partícula voló por el tubo), también termina el suministro de átomos de gas ionizado, lo cual es deseable y lo proporcionan algunas medidas adicionales, que nosotros hablará al analizar los parámetros de los contadores.
Cuando una partícula cargada ingresa al contador Geiger-Muller, debido a la corriente resultante, la resistencia del tubo cae, y con ella el voltaje en el punto medio del divisor de voltaje, que se discutió anteriormente. Luego, la resistencia del tubo se restaura debido al aumento de su resistencia, y el voltaje vuelve a ser el mismo. Por lo tanto, obtenemos un pulso de voltaje negativo. Contando los momentos, podemos estimar el número de partículas que pasan. La intensidad del campo eléctrico es especialmente alta cerca del ánodo debido a su pequeño tamaño, lo que hace que el medidor sea más sensible.
Diseños de mostrador Geiger-Muller
Los contadores modernos Geiger-Müller están disponibles en dos versiones básicas: "clásico" y plano. El mostrador clásico está hecho de un tubo de metal de pared delgada con corrugación. La superficie corrugada del medidor hace que el tubo sea rígido, resistente al exterior. presión atmosférica y no permite que ella se doblegue bajo su influencia. En los extremos del tubo hay aislantes de sellado de vidrio o plástico termoendurecible. También contienen tapas de conclusiones para conectarse al circuito del instrumento. El tubo está marcado y cubierto con un barniz aislante duradero, sin contar, por supuesto, sus cables. También se indica la polaridad de los terminales. Es un contador versátil para todo tipo de radiaciones ionizantes, especialmente beta y gamma.
Los contadores sensibles a la radiación β suave se fabrican de forma diferente. Debido al pequeño rango de partículas β, deben hacerse planas, con una ventana de mica, que retrasa débilmente la radiación beta, una de las opciones para dicho contador es un sensor de radiación. BETA-2... Todas las demás propiedades de los medidores están determinadas por los materiales con los que están hechos.
Los contadores diseñados para registrar la radiación gamma contienen un cátodo hecho de metales con un alto número de carga o están recubiertos con dichos metales. El gas está muy poco ionizado por los fotones gamma. Pero, por otro lado, los fotones gamma son capaces de eliminar muchos electrones secundarios del cátodo, si se elige de manera adecuada. Los contadores Geiger-Müller para partículas beta están hechos con ventanas delgadas para una mejor permeabilidad de las partículas, ya que son electrones ordinarios, que acaban de recibir mucha energía. Interactúan muy bien con la materia y pierden rápidamente esta energía.
En el caso de las partículas alfa, la situación es aún peor. Entonces, a pesar de la energía muy decente, del orden de varios MeV, las partículas alfa interactúan muy fuertemente con las moléculas en el camino y pierden energía rápidamente. Si se compara una sustancia con un bosque y un electrón con una bala, entonces las partículas alfa tendrán que compararse con un tanque que atraviesa un bosque. Sin embargo, un contador ordinario responde bien a la radiación α, pero solo a una distancia de varios centímetros.
Para una evaluación objetiva del nivel de radiación ionizante dosímetros en mostradores uso general a menudo equipado con dos metros paralelos. Uno es más sensible a la radiación α y β, y el segundo a los rayos γ. Tal esquema para usar dos contadores se implementa en el dosímetro. RADEX RD1008 y en el dosímetro-radiómetro RADEX MKS-1009 en el que está instalado el mostrador BETA-2 y BETA-2M... A veces, se coloca una barra o placa de una aleación que contiene una mezcla de cadmio entre los contadores. Cuando los neutrones golpean un bloque de este tipo, se genera radiación γ, que se registra. Esto se hace para poder determinar la radiación de neutrones, a la que los contadores Geiger simples son prácticamente insensibles. Otra forma es cubrir el cuerpo (cátodo) con impurezas capaces de impartir sensibilidad a los neutrones.
Los halógenos (cloro, bromo) se mezclan con el gas para una rápida autoextinción de la descarga. Los vapores de alcohol tienen el mismo propósito, aunque el alcohol en este caso es de corta duración (esto es generalmente una característica del alcohol) y el contador "sobrio" constantemente comienza a "sonar", es decir, no puede funcionar como se esperaba. Esto sucede en algún momento después del registro de 1e9 pulsos (mil millones), que no es tanto. Los medidores halógenos son mucho más duraderos.
Parámetros y modos de funcionamiento de los contadores Geiger.
Sensibilidad de los contadores Geiger.
La contrasensibilidad se estima por la relación entre el número de micro-roentgen de una fuente de referencia y el número de pulsos provocados por esta radiación. Dado que los contadores Geiger no están diseñados para medir la energía de las partículas, es difícil realizar una evaluación precisa. Los contadores se calibran frente a fuentes de isótopos ejemplares. Cabe señalar que este parámetro para diferentes tipos Los contadores pueden ser muy diferentes, a continuación se muestran los parámetros de los contadores Geiger-Muller más comunes:
Contador Geiger-Muller Beta 2- 160 ÷ 240 imp / mkR
Contador Geiger-Muller Beta 1- 96 ÷ 144 imp / microR
Contador Geiger-Muller SBM-20- 60 ÷ 75 imp / mkR
Contador Geiger-Muller SBM-21- 6.5 ÷ 9.5 imp / microR
Contador Geiger-Muller SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imp / microR
Área de ventana de entrada o área de trabajo
El área del sensor de radiación a través de la cual vuelan las partículas radiactivas. Esta característica está directamente relacionada con las dimensiones del sensor. Cuanto mayor sea el área, más partículas serán capturadas por el contador Geiger-Muller. Por lo general, este parámetro se indica en centímetros cuadrados.
Contador Geiger-Muller Beta 2- 13,8 cm 2
Contador Geiger-Muller Beta 1- 7 cm 2
Esta tensión corresponde aproximadamente a la mitad de la característica de funcionamiento. La característica de funcionamiento es la parte plana de la dependencia del voltaje del número de pulsos registrados, por lo que también se denomina "meseta". En este punto, se alcanza la velocidad de funcionamiento más alta (límite de medición superior). Valor típico 400 V.
El ancho de la característica de trabajo del mostrador.
Ésta es la diferencia entre el voltaje de ruptura de la chispa y el voltaje en el extremo plano de la característica. Valor típico 100 V.
Pendiente contraria.
La pendiente se mide como un porcentaje de pulsos por voltio. Caracteriza el error de medición estadística (contando el número de pulsos). El valor típico es 0,15%.
Temperatura de funcionamiento permitida del medidor.
Para medidores de uso general -50 ... + 70 grados centígrados. Este es un parámetro muy importante si el contador funciona en cámaras, canales y otros lugares de equipos complejos: aceleradores, reactores, etc.
Contador de recursos de trabajo.
El número total de pulsos que registra el medidor hasta el momento en que sus lecturas comienzan a ser incorrectas. Para los electrodomésticos con aditivos orgánicos, la autoextinción suele ser de 1e9 (diez a la novena potencia, o mil millones). El recurso se cuenta solo si el voltaje de operación se aplica al medidor. Si el contador simplemente se almacena, este recurso no se consume.
Contador de tiempo muerto.
Este es el tiempo (tiempo de recuperación) durante el cual el contador conduce corriente después de ser activado por una partícula que pasa. La existencia de tal tiempo significa que existe un límite superior para la frecuencia de pulso, y esto limita el rango de medición. El valor típico es 1e-4 s, que es diez microsegundos.
Cabe señalar que debido al tiempo muerto, el sensor puede resultar "fuera de escala" y permanecer en silencio en el momento más peligroso (por ejemplo, una reacción en cadena espontánea en producción). Ha habido casos de este tipo, y para combatirlos se utilizan pantallas de plomo, que cubren algunos de los sensores de los sistemas de alarma.
Propio fondo de contador.
Medido en cámaras de plomo de paredes gruesas para evaluar la calidad del medidor. El valor típico es 1… 2 pulsos por minuto.
Aplicación práctica de contadores Geiger
La industria soviética y ahora rusa produce muchos tipos de contadores Geiger-Muller. Estas son algunas marcas comunes: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, medidores de la serie "Gamma", medidores de extremos " Beta Y hay muchos otros. Todos ellos se utilizan para monitorear y medir la radiación: en instalaciones nucleares, en instituciones científicas y educativas, en defensa civil, medicina e incluso en la vida cotidiana. Después del accidente de Chernobyl, dosímetros domésticos, previamente desconocido para la población incluso por su nombre, se hizo muy popular. Han aparecido muchas marcas de dosímetros domésticos. Todos utilizan el contador Geiger-Muller como sensor de radiación. En los dosímetros domésticos, se instalan de uno a dos tubos o contadores finales.
UNIDADES DE MEDICIÓN DE LOS VALORES DE RADIACIÓN
Durante mucho tiempo, la unidad de medida P (roentgen) estuvo muy extendida. Sin embargo, con la transición al sistema SI, aparecen otras unidades. Los rayos X son una unidad de dosis de exposición, "cantidad de radiación", que se expresa por el número de iones formados en el aire seco. A una dosis de 1 R en 1 cm3 de aire, se forman 2.082e9 pares de iones (que corresponde a 1 unidad de carga CGSE). En el sistema SI, la dosis de exposición se expresa en culombios por kilogramo, y con los rayos X, esto se relaciona con la ecuación:
1 C / kg = 3876 R
La dosis de radiación absorbida se mide en julios por kilogramo y se llama Gray. Esto es a cambio de que la unidad obsoleta se alegra. La tasa de dosis absorbida se mide en grises por segundo. La tasa de dosis de exposición (DER), que antes se medía en roentgens por segundo, ahora se mide en amperios por kilogramo. Dosis equivalente la radiación a la que la dosis absorbida es 1 Gy (gris) y el factor de calidad de la radiación es 1, se denomina Sievert. Rem (el equivalente biológico de una radiografía) es una centésima parte de un sievert y ahora se considera obsoleto. Sin embargo, incluso hoy en día, todas las unidades obsoletas se utilizan de forma muy activa.
Se considera que la dosis y la potencia son los conceptos principales en las mediciones de radiación. La dosis es un número cargas elementales en el proceso de ionización de una sustancia, y la tasa es la tasa de formación de dosis por unidad de tiempo. Y en qué unidades se expresa es cuestión de gusto y conveniencia.
Incluso la dosis más pequeña es peligrosa en el sentido de consecuencias a largo plazo para el cuerpo. El cálculo del peligro es bastante simple. Por ejemplo, su dosímetro lee 300 miliroentgens por hora. Si permanece en este lugar por un día, recibirá una dosis de 24 * 0.3 = 7.2 roentgens. Esto es peligroso y debes salir de aquí lo antes posible. En general, habiendo encontrado incluso una radiación débil, hay que alejarse de ella y comprobarla incluso a distancia. Si ella te “sigue”, te pueden “felicitar”, te han golpeado los neutrones. Y no todos los dosímetros pueden reaccionar ante ellos.
Para las fuentes de radiación se utiliza un valor que caracteriza el número de desintegraciones por unidad de tiempo, se llama actividad y también se mide en muchas unidades diferentes: curie, becquerel, rutherford y algunas otras. La cantidad de actividad, medida dos veces con un intervalo de tiempo suficiente, si disminuye, le permite calcular el tiempo, de acuerdo con la ley de la desintegración radiactiva, cuando la fuente se vuelve lo suficientemente segura.