Parimi i funksionimit të një counter geiger dhe dozimetrave modernë. Banaku Geiger-Muller mund të shpëtojë "vajzat e radiumit" në Amerikë

Banaku Geiger-Muller

D për të përcaktuar nivelin e rrezatimit, përdoret një pajisje e veçantë -. Dhe për pajisjet e tilla shtëpiake dhe pajisjet më profesionale të kontrollit dozimetrik, përdoret si një element i ndjeshëm. banaku Geiger ... Kjo pjesë e radiometrit ju lejon të përcaktoni me saktësi nivelin e rrezatimit.

Historia e shfaqjes së sportelit Geiger

NË e para, një pajisje për përcaktimin e intensitetit të prishjes së materialeve radioaktive lindi në 1908, ajo u shpik nga një gjerman fizikanti Hans Geiger ... Njëzet vjet më vonë, së bashku me një fizikan tjetër Walter Müller pajisja u përmirësua dhe për nder të këtyre dy shkencëtarëve u emërua.

NË Gjatë periudhës së zhvillimit dhe formimit të fizikës bërthamore në ish-Bashkimin Sovjetik, u krijuan gjithashtu pajisje të përshtatshme, të cilat u përdorën gjerësisht në forcat e armatosura, në termocentralet bërthamore dhe në grupe të veçanta të kontrollit të rrezatimit të mbrojtjes civile. Përbërja e dozimetrave të tillë, duke filluar nga vitet shtatëdhjetë të shekullit të kaluar, përfshinte një numërues të bazuar në parimet e Geiger, përkatësisht SBM-20 ... Ky banak, saktësisht si homologu i tij tjetër STS-5 , është përdorur gjerësisht deri më sot, dhe është gjithashtu pjesë e mjete moderne kontrolli dozimetrik .

Fig. 1 Banak i shkarkimit të gazit STS-5.

Fig. 2 Counter i shkarkimit të gazit SBM-20.

Parimi i funksionimit të sportelit Geiger-Muller

DHE regjistrimi i grimcave radioaktive të propozuara nga Geiger është relativisht i thjeshtë. Bazohet në parimin e shfaqjes së impulseve elektrike në një mjedis gazi inert nën veprimin e një grimce radioaktive shumë të ngarkuar ose një kuanti lëkundjesh elektromagnetike. Në mënyrë që të ndalemi më në detaje në mekanizmin e veprimit të banakut, le të ndalemi pak në modelin e tij dhe proceset që ndodhin në të, kur një grimcë radioaktive kalon përmes elementit të ndjeshëm të pajisjes.

R pajisja regjistruese është një cilindër i mbyllur ose enë e mbushur me një gaz inert, mund të jetë neoni, argoni, etj. Një kontejner i tillë mund të jetë prej metali ose qelqi, dhe gazi në të është nën presion të ulët, kjo bëhet me qëllim për të thjeshtuar procesin e regjistrimit të një grimce të ngarkuar. Brenda kontejnerit ekzistojnë dy elektroda (katoda dhe anoda), të cilat furnizohen me tension të lartë DC përmes një rezistence të veçantë të ngarkesës.

Fig. 3 Pajisja dhe qarku i sportelit Geiger.

P kur njehsori aktivizohet në një atmosferë të gazit inert, nuk ndodh asnjë shkarkesë në elektroda për shkak të rezistencës së lartë të mjedisit, megjithatë, situata ndryshon nëse një grimcë radioaktive ose një kuantik i lëkundjeve elektromagnetike hyn në dhomën e elementit të ndjeshëm të pajisje Në këtë rast, një grimcë me ngarkesë të energjisë mjaft të lartë rrëzon një numër të caktuar të elektroneve nga mjedisi më i afërt, d.m.th. nga elementet e kutisë ose fizikisht vetë elektrodat. Elektronet e tillë, duke qenë në një ambient me gaz inert, nën veprimin e një tensioni të lartë midis katodës dhe anodës, fillojnë të lëvizin drejt anodës, duke jonizuar molekulat e këtij gazi gjatë rrugës. Si rezultat, ata rrëzojnë elektronet sekondare nga molekulat e gazit, dhe ky proces rritet në një shkallë gjeometrike derisa të ndodhë një prishje midis elektrodave. Në gjendjen e shkarkimit, qarku mbyllet për një periudhë shumë të shkurtër kohe, dhe kjo shkakton një kërcim të rrymës në rezistencën e ngarkesës, dhe është kjo kërcim që bën të mundur regjistrimin e kalimit të një grimce ose kuanti përmes dhoma e regjistrimit.

T ky mekanizëm bën të mundur regjistrimin e një grimce, megjithatë, në një medium ku rrezatimi jonizues është mjaft intensiv, kërkohet një kthim i shpejtë i dhomës së regjistrimit në pozicionin e tij origjinal në mënyrë që të jetë në gjendje të përcaktojë grimcë e re radioaktive ... Kjo arrihet nga dy menyra te ndryshme... E para prej tyre konsiston në ndalimin e furnizimit me tension të elektrodave për një periudhë të shkurtër kohe, në këtë rast jonizimi i gazit inert ndalet papritur dhe një aktivizim i ri i dhomës së provës lejon fillimin e regjistrimit nga fillimi. Ky lloj banaku quhet dozimetrat jo-vetëshpuarës ... Lloji i dytë i pajisjeve, përkatësisht dozimetrat vetë-shuarje, parimi i funksionimit të tyre është të shtoni aditivë të veçantë në një mjedis të gazit inert bazuar në elementë të ndryshëm, për shembull, brom, jod, klor ose alkool. Në këtë rast, prania e tyre çon automatikisht në ndërprerjen e shkarkimit. Me këtë strukturë të dhomës së provës, rezistencat e nganjëherë disa dhjetëra megohms përdoren si një rezistencë e ngarkesës. Kjo lejon, gjatë shkarkimit, të zvogëlojë ndjeshëm diferencën e mundshme në skajet e katodës dhe anodës, e cila ndalon procesin përçues dhe dhoma kthehet në gjendjen e saj origjinale. Duhet të theksohet se voltazhi në elektroda më pak se 300 volt automatikisht ndalon mbajtjen e shkarkimit.

I gjithë mekanizmi i përshkruar lejon regjistrimin e një sasie të madhe të grimcave radioaktive në një periudhë të shkurtër kohe.

Llojet e rrezatimit

H për të kuptuar se çfarë saktësisht është duke u regjistruar geiger - sportelet e Muller , ia vlen të ndalemi se cilat lloje të tij ekzistojnë. Duhet të theksohet menjëherë se sportelet e shkarkimit të gazit, të cilat janë pjesë e dozimetrave më modernë, mund të regjistrojnë vetëm numrin e grimcave të ngarkuara radioaktive ose kuanteve, por nuk mund të përcaktojnë as karakteristikat e tyre të energjisë ose llojin e rrezatimit. Për këtë, dozimetrat bëhen më shumëfunksionalë dhe më të synuar, dhe për t'i krahasuar ato në mënyrë korrekte, duhet kuptuar më saktë aftësitë e tyre.

P rreth ide moderne rrezatimi rrezatues i fizikës bërthamore mund të ndahet në dy lloje, i pari në formë fusha elektromagnetike , e dyta në formë rrjedha e grimcave (rrezatimi korpuskular). Lloji i parë përfshin fluksi i grimcave gama ose radiografia ... Karakteristika e tyre kryesore është aftësia për të përhapur në formën e një vale në distanca shumë të gjata, ndërsa ato kalojnë lehtësisht nëpër objekte të ndryshme dhe lehtë mund të depërtojnë në më materiale të ndryshme... Për shembull, nëse një person ka nevojë të fshihet nga rrjedha e rrezeve gama për shkak të një shpërthimi bërthamor, atëherë duke u fshehur në bodrumin e një shtëpie ose një strehe bombe, me kusht që të jetë relativisht i ngushtë, ai do të jetë në gjendje të mbrojë veten nga ky lloj të rrezatimit me vetëm 50 përqind.

Fig. 4 Kuantet me rreze X dhe rrezet gama.

T ky lloj rrezatimi është impulsuar në natyrë dhe karakterizohet nga përhapja në mjedisi në formën e fotoneve ose kuantave, d.m.th. shpërthime të shkurtra të rrezatimit elektromagnetik. Një rrezatim i tillë mund të ketë karakteristika të ndryshme të energjisë dhe frekuencës, për shembull, rrezet X kanë një frekuencë mijëra herë më të ulët se rrezet gama. prandaj rrezet gama janë dukshëm më të rrezikshme për trupin e njeriut dhe ndikimi i tyre është shumë më shkatërrues.

DHE rrezatimi i bazuar në parimin e trupit është grimcat alfa dhe beta (trupat). Ato lindin si rezultat i një reaksioni bërthamor në të cilin disa izotope radioaktive shndërrohen në të tjera me çlirimin e një sasie kolosale të energjisë. Në këtë rast, grimcat beta janë një rrymë elektronesh, dhe grimcat alfa janë formacione shumë më të mëdha dhe më të qëndrueshme, të përbërë nga dy neutrone dhe dy protone të lidhura me njëra-tjetrën. Në fakt, një strukturë e tillë ka bërthamën e një atomi heliumi, kështu që mund të argumentohet se fluksi i grimcave alfa është një fluks i bërthamave të heliumit.

Classshtë miratuar klasifikimi i mëposhtëm , grimcat alfa kanë aftësinë më pak depërtuese, në mënyrë që të mbrohen nga ato, mjafton për një person dhe karton i trashëGrimcat beta kanë një aftësi më të madhe depërtuese, kështu që një person mund të mbrojë veten nga rrjedha e rrezatimit të tillë, ai do të ketë nevojë për mbrojtje metali të trashë disa milimetra (për shembull, një fletë alumini). Praktikisht nuk ka mbrojtje nga kuantet gama, dhe ato përhapen në distanca të konsiderueshme, duke u fikur me distancë nga epiqendra ose burimi dhe duke iu bindur ligjeve të përhapjes së valëve elektromagnetike.

Fig. 5 Grimcat radioaktive të tipit alfa dhe beta.

TE sasia e energjisë që posedojnë të tre këto lloje të rrezatimit është gjithashtu e ndryshme, dhe më e madhja prej tyre është e zotëruar nga fluksi i grimcave alfa. Për shembull, energjia që posedojnë grimcat alfa është shtatë mijë herë më e madhe se energjia e grimcave beta , d.m.th. aftësia depërtuese tipe te ndryshme rrezatimi, është në pjesën e prapme marrëdhënie proporcionale nga aftësia e tyre depërtuese.

D për trupin e njeriut, konsiderohet lloji më i rrezikshëm i rrezatimit radioaktiv kuantet gama , për shkak të fuqisë së lartë depërtuese, dhe më pas në rënie, grimcat beta dhe grimcat alfa. Prandaj, është mjaft e vështirë të përcaktohen grimcat alfa, nëse është e pamundur të thuhet me një numërues të zakonshëm. Geiger - Muller, pasi që pothuajse çdo objekt është një pengesë për ta, për të mos përmendur një enë qelqi ose metali. Particlesshtë e mundur të përcaktohen grimcat beta me një kundërvënës të tillë, por vetëm nëse energjia e tyre është e mjaftueshme për të kaluar përmes materialit të kontejnerit të banakut.

Për grimcat beta me energji të ulët, sporteli konvencional Geiger - Müller është joefektiv.

RRETH situata vëllazërore me rrezatimin gama, ekziston mundësia që ato të kalojnë përmes kontejnerit pa shkaktuar reaksionin e jonizimit. Për këtë, në sportelet është instaluar një ekran i veçantë (i bërë prej çeliku të dendur ose plumbi), i cili bën të mundur zvogëlimin e energjisë së kuantës gama dhe kështu aktivizimin e shkarkimit në dhomën e banakut.

Karakteristikat themelore dhe ndryshimet e sporteleve Geiger - Muller

NGA ai gjithashtu do të nxjerrë në pah disa nga karakteristikat themelore dhe ndryshimet e dozimetrave të ndryshëm të pajisur me të sportelet e shkarkimit të gazit Geiger-Muller... Për ta bërë këtë, duhet të krahasoni disa prej tyre.

Sportelet më të zakonshme të Geiger-Muller janë të pajisura me cilindrike ose sensorë fundorë... Cilindrike janë të ngjashme me një cilindër të zgjatur në formën e një tubi me një rreze të vogël. Dhoma e jonizimit fundor ka një formë të rrumbullakët ose drejtkëndëshe me madhësi të vogël, por me një sipërfaqe të konsiderueshme pune fundore. Ndonjëherë ka lloje të dhomave fundore me një tub cilindrik të zgjatur me një dritare të vogël hyrëse në anën fundore. Konfigurime të ndryshme të sporteleve, përkatësisht vetë kamerat, janë në gjendje të regjistrojnë lloje të ndryshme të rrezatimit, ose kombinimet e tyre, (për shembull, kombinime të rrezeve gama dhe beta, ose të gjithë spektrin e alfa, beta dhe gama). Kjo bëhet e mundur për shkak të dizajnit të zhvilluar posaçërisht të trupit të njehsorit, si dhe materialit nga i cili është bërë.

E një tjetër komponent i rëndësishëm për përdorimin e synuar të njehsorëve është zona e elementit ndjerë të hyrjes dhe zonës së punës ... Me fjalë të tjera, ky është sektori përmes të cilit grimcat radioaktive me interes do të hyjnë dhe regjistrohen. Sa më e madhe të jetë kjo zonë, aq më shumë banaku do të jetë në gjendje të kapë grimcat, dhe aq më e fortë do të jetë ndjeshmëria e tij ndaj rrezatimit. Të dhënat e pasaportës tregojnë zonën e sipërfaqes së punës, zakonisht në centimetra katrorë.

E një tregues tjetër i rëndësishëm që tregohet në karakteristikat e dozimetrit është madhësia e zhurmës (matur në impulse për sekondë). Me fjalë të tjera, ky tregues mund të quhet vlera e prejardhjes së vet. Mund të përcaktohet në kushte laboratorike duke vendosur pajisjen në një dhomë ose dhomë të mbrojtur mirë, zakonisht me mure të trasha plumbi dhe duke regjistruar nivelin e rrezatimit që lëshon vetë pajisja. Shtë e qartë se nëse ky nivel është mjaft i rëndësishëm, atëherë kjo zhurmë e shkaktuar do të ndikojë drejtpërdrejt në gabimin e matjes.

Çdo profesionist dhe rrezatim ka një karakteristikë të tillë si ndjeshmëria ndaj rrezatimit, e matur gjithashtu në impulse për sekondë (imp / s), ose në impulse për mikro-roentgen (imp / μR). Një parametër i tillë, ose më saktë përdorimi i tij, varet drejtpërdrejt nga burimi i rrezatimit jonizues, në të cilin rregullohet numëruesi dhe nga i cili do të kryhet matja e mëtejshme. Shpesh, akordimi bëhet sipas burimeve që përfshijnë materiale të tilla radioaktive si radiumi - 226, kobalti - 60, ceziumi - 137, karboni - 14 dhe të tjerët.

E një tregues tjetër me të cilin duhet të krahasohen dozimetrat është efikasiteti i zbulimit të rrezatimit jonik ose grimca radioaktive. Ekzistenca e këtij kriteri është për shkak të faktit se jo të gjitha grimcat radioaktive të kaluara përmes elementit të ndjeshëm të dozimetrit do të regjistrohen. Kjo mund të ndodhë kur kuanti i rrezeve gama nuk shkaktoi jonizim në dhomën kundër, ose numri i grimcave të kaluara dhe jonizimit dhe shkarkimit të shkaktuar është aq i madh sa pajisja nuk i numëron në mënyrë adekuate, dhe për ndonjë arsye tjetër. Për të përcaktuar me saktësi këtë karakteristikë të një dozimetri të veçantë, ajo testohet duke përdorur disa burime radioaktive, për shembull, plutonium-239 (për grimcat alfa), ose talium - 204, stroncium - 90, ytrium - 90 (beta emitter), si dhe të tjerët materiale radioaktive.

NGA kriteri tjetër mbi të cilin është e nevojshme të ndalet është diapazoni i energjive të regjistruara ... Çdo grimcë radioaktive ose kuantike e rrezatimit ka një karakteristikë të ndryshme të energjisë. Prandaj, dozimetrat janë krijuar për të matur jo vetëm një lloj specifik rrezatimi, por edhe karakteristikat e tyre përkatëse të energjisë. Ky tregues matet në megaelektronvolt ose kiloelektronvolt, (MeV, KeV). Për shembull, nëse grimcat beta nuk kanë energji të mjaftueshme, atëherë ata nuk do të jenë në gjendje të rrëzojnë një elektron në dhomën kundër, dhe për këtë arsye nuk do të regjistrohen, ose vetëm grimcat alfa me energji të lartë do të jenë në gjendje të thyejnë materialin të trupit kundër Geiger-Muller dhe të rrëzoj elektronin.

DHE duke vazhduar nga të gjitha sa më sipër, prodhuesit modernë Dozimetrat e rrezatimit prodhojnë një gamë të gjerë instrumentesh për qëllime të ndryshme dhe industri specifike. Prandaj, vlen të merren parasysh llojet specifike të sporteleve Geiger.

Opsione të ndryshme për sportelet Geiger - Müller

P versioni i parë i dozimetrave është një pajisje e krijuar për të regjistruar dhe zbuluar fotone gama dhe rrezatim beta me frekuencë të lartë (të fortë). Pothuajse të gjitha ato të prodhuara më parë dhe ato moderne, si ato shtëpiake, ashtu edhe dozimetrat profesional të rrezatimit, janë krijuar për këtë interval matjeje, për shembull:. Një rrezatim i tillë ka energji të mjaftueshme dhe fuqi të lartë depërtuese që dhoma e banakëve Geiger t'i regjistrojë ato. Grimca dhe fotone të tilla depërtojnë lehtësisht në muret e banakut dhe shkaktojnë procesin e jonizimit, dhe kjo regjistrohet lehtësisht nga mbushja përkatëse elektronike e dozimetrit.

D për regjistrimin e këtij lloji të rrezatimit, sportelet e njohura si p.sh. SBM-20 që ka një sensor në formën e një tubi-tullumbace cilindrike me katodë dhe anodë tela të rregulluar në mënyrë koaksiale. Për më tepër, muret e tubit të sensorit shërbejnë si katodë dhe si strehim dhe janë bërë prej çeliku inox. Ky njehsor ka karakteristikat e mëposhtme:

zona e zonës së punës së elementit të ndjeshëm është 8 centimetra katrorë;
ndjeshmëria e rrezatimit për rrezatimin gama të rendit prej 280 imp / s, ose 70 imp / μR (testimi u krye për cezium - 137 me 4 μR / s);
sfondi i brendshëm i dozimetrit është rreth 1 impuls / s;
sensori është krijuar për të regjistruar rrezatimin gama me një energji në intervalin prej 0,05 MeV deri në 3 MeV dhe grimcat beta me një energji prej 0,3 MeV në kufirin e poshtëm.

Fig. 6 Pajisja Geiger counter SBM-20.

Kanë ka pasur modifikime të ndryshme të këtij sporteli, për shembull, SBM-20-1 ose SBM-20U Kush ka karakteristikat e ngjashme, por ndryshojnë në modelin bazë të elementeve të kontaktit dhe qarkut matës. Modifikime të tjera të këtij sporteli Geiger-Muller, dhe këto janë SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG kanë parametra të ngjashëm, shumë prej tyre gjenden në dozimetrat e rrezatimit shtëpiak që mund të gjenden në dyqane sot.

NGA grupi tjetër i dozimetrave të rrezatimit është krijuar për regjistrim fotone gama dhe radiografia ... Nëse flasim për saktësinë e pajisjeve të tilla, duhet kuptuar që fotoni dhe rrezatimi gama janë kuantë të rrezatimit elektromagnetik që lëvizin me shpejtësinë e dritës (rreth 300,000 km / s), kështu që regjistrimi i një objekti të tillë është një detyrë mjaft e vështirë.

Efikasiteti i sporteleve të tilla Geiger është rreth një përqind.

H për ta rritur atë, kërkohet një rritje në sipërfaqen e katodës. Në fakt, kuantet gama regjistrohen indirekt, në sajë të elektroneve të rrëzuara prej tyre, të cilat më pas përfshihen në jonizimin e një gazi inert. Për të maksimizuar këtë efekt, materiali dhe trashësia e mureve të dhomës së njehsorit, si dhe dimensionet, trashësia dhe materiali i katodës, janë zgjedhur posaçërisht. Këtu, një trashësi dhe dendësi e madhe e materialit mund të zvogëlojë ndjeshmërinë e kamerës së regjistrimit dhe shumë e vogël do të lejojë rrezatimin beta të frekuencës së lartë të futet lehtësisht në kamerë, dhe gjithashtu të rrisë sasinë e zhurmës së rrezatimit natyrore për pajisjen, e cila do të mbyt saktësinë e përcaktimit të kuantave gama. Natyrisht, përpjesëtimet e sakta zgjidhen nga prodhuesit. Në fakt, bazuar në këtë parim, dozimetrat prodhohen bazuar në geiger - sportelet e Muller për përcaktimin e drejtpërdrejtë të rrezatimit gama në tokë, ndërsa një pajisje e tillë përjashton mundësinë e përcaktimit të llojeve të tjera të rrezatimit dhe ekspozimit radioaktiv, i cili ju lejon të përcaktoni me saktësi ndotjen e rrezatimit dhe nivelin ndikim negativ për person vetëm për rrezatimin gama.

NË Dozimetrat e brendshëm, të cilët janë të pajisur me sensorë cilindrik, janë instaluar llojet e mëposhtme: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 dhe shumë të tjerë. Për më tepër, në disa lloje, një filtër i veçantë është instaluar në dritaren hyrëse, fundore, të ndjeshme, e cila shërben posaçërisht për të prerë grimcat alfa dhe beta, dhe për më tepër rrit zonën e katodës për përcaktimin më efikas të kuantave gama. Këta sensorë përfshijnë Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M dhe të tjerët.

H për të kuptuar më qartë parimin e funksionimit të tyre, vlen të merret në konsideratë më në detaje një nga këto sportele. Për shembull, një banak fundor me një sensor Beta - 2 milion , e cila ka një dritare të rrumbullakosur të punës, e cila është rreth 14 centimetra katrorë. Në këtë rast, ndjeshmëria e rrezatimit ndaj kobaltit - 60 është rreth 240 imp / μR. Ky lloj njehsori ka vlera shumë të ulta të vetë-zhurmës. , e cila nuk është më shumë se 1 impuls në sekondë. Kjo është e mundur për shkak të dhomës së plumbit me mure të trasha, e cila, nga ana tjetër, është krijuar për të regjistruar rrezatimin e fotoneve me energji në intervalin prej 0,05 MeV deri në 3 MeV.

Fig. 7 Fundi i gama counter Beta-2M.

Për të përcaktuar rrezatimin gama, është mjaft e mundur të përdoren numërues për impulset gama-beta, të cilat janë krijuar për të regjistruar grimca beta të forta (me frekuencë të lartë dhe me energji të lartë) dhe kuantë gama. Për shembull, modeli SBM - 20. Nëse në këtë model të dozimetrit doni të përjashtoni regjistrimin e grimcave beta, atëherë për këtë mjafton të instaloni një mburojë plumbi, ose një mburojë nga ndonjë tjetër material metalik (ekrani i plumbit është më efikas). Kjo është metoda më e zakonshme e përdorur nga shumica e dizenjatorëve për ndërtimin e sporteleve gama dhe rrezeve X.

Regjistrimi i rrezatimit beta "të butë".

TE siç kemi përmendur tashmë, regjistrimi i rrezatimit të butë beta (rrezatimi me karakteristika të ulëta të energjisë dhe me frekuencë relativisht të ulët) është një detyrë mjaft e vështirë. Për këtë, kërkohet të sigurohet mundësia e depërtimit të tyre më të lehtë në dhomën e regjistrimit. Për këto qëllime, bëhet një dritare e veçantë e hollë pune, zakonisht prej mike ose filmi polimer, i cili praktikisht nuk e pengon depërtimin e këtij lloji të rrezatimit beta në dhomën e jonizimit. Në këtë rast, vetë trupi i sensorit mund të veprojë si vetë katoda, dhe anoda është një sistem i elektrodave lineare, të cilat shpërndahen në mënyrë të barabartë dhe montohen në izolatorë. Dritarja e regjistrimit është bërë në versionin përfundimtar, dhe në këtë rast shfaqet vetëm një film i hollë me mikë në rrugën e grimcave beta. Në dozimetra me numërues të tillë, rrezatimi gama regjistrohet si një aplikim dhe, në fakt, si një tipar shtesë. Dhe nëse kërkohet të heqim qafe regjistrimin e kuantës gama, atëherë është e nevojshme të minimizohet sipërfaqja e katodës.

Fig. 8 Pajisja e banakut fundor Geiger.

NGA duhet të theksohet se sportelet për përcaktimin e grimcave të buta beta u krijuan shumë kohë më parë dhe u përdorën me sukses në gjysmën e dytë të shekullit të kaluar. Midis tyre, më të zakonshmit ishin sensorët e llojit SBT10 dhe SI8B e cila kishte dritare pune me mikë të hollë. Një version më modern i një pajisjeje të tillë Beta 5 ka një sipërfaqe pune të dritares prej rreth 37 sq / cm, drejtkëndëshe nga materiali mikë. Për një madhësi të tillë të elementit të ndjeshëm, pajisja është në gjendje të regjistrojë rreth 500 imp / μR, nëse matet me kobalt - 60. Efikasiteti i zbulimit të grimcave është deri në 80 përqind. Treguesit e tjerë të kësaj pajisje janë si më poshtë: zhurma e brendshme është 2.2 impulse / s, diapazoni i përcaktimit të energjisë është nga 0.05 në 3 MeV, ndërsa pragu më i ulët për përcaktimin e rrezatimit beta të butë është 0.1 MeV.

Fig. 9 Numëruesi beta-gama i fytyrës fundore Beta-5.

DHE natyrshëm vlen të përmendet geiger - sportelet e Mullertë aftë për të regjistruar grimcat alfa. Nëse regjistrimi i rrezatimit të butë beta duket të jetë një detyrë mjaft e vështirë, atëherë rregullimi i një grimce alfa, edhe me indekse të larta të energjisë, është një detyrë edhe më e vështirë. Ky problem mund të zgjidhet vetëm me një ulje përkatëse të trashësisë së dritares së punës në një trashësi që do të jetë e mjaftueshme për kalimin e një grimce alfa në dhomën e regjistrimit të sensorit, si dhe nga afrimi pothuajse i plotë i dritares së hyrjes te burimi i rrezatimit të grimcave alfa. Kjo distancë duhet të jetë 1 mm. Shtë e qartë se një pajisje e tillë automatikisht do të regjistrojë çdo lloj tjetër rrezatimi, dhe, për më tepër, me mjaft efikasitet të lartë... Kjo ka një anë pozitive dhe negative:

Pozitiv - një pajisje e tillë mund të përdoret për gamën më të gjerë të analizave të rrezatimit radioaktiv

Negativ - për shkak të ndjeshmërisë së rritur, do të shfaqet një sasi e konsiderueshme e zhurmës, e cila do të komplikojë analizën e të dhënave të marra të regjistrimit.

TE përveç kësaj, një dritare shumë e hollë pune mike, megjithëse rrit aftësitë e banakut, megjithatë, në kurriz të forcës mekanike dhe ngushtësisë së dhomës së jonizimit, veçanërisht pasi vetë dritarja ka mjaftueshëm sipërfaqe e madhe sipërfaqja e punës. Për krahasim, në sportelet SBT10 dhe SI8B, të cilat i përmendëm më lart, me një sipërfaqe pune prej rreth 30 sq / cm, trashësia e shtresës së mikës është 13 - 17 mikronë, dhe me trashësinë e kërkuar për regjistrimin e grimcave alfa prej 4-5 mikronë, hyrja në dritare mund të bëhet jo më shumë se 0.2 sq / cm, po flasim për sportelin SBT9.

RRETH sidoqoftë, trashësia e madhe e dritares së punës së regjistrimit mund të kompensohet nga afërsia me objektin radioaktiv dhe anasjelltas, me një trashësi relativisht të vogël të dritares së mikës, bëhet e mundur të regjistroni një grimcë alfa në një distancë më të madhe se 1 –2 mm. Vlen të japim një shembull, me një trashësi dritare deri në 15 mikronë, qasja ndaj burimit të rrezatimit alfa duhet të jetë më pak se 2 mm, ndërsa burimi i grimcave alfa kuptohet si një lëshues plutonium-239 me një energji rrezatimi prej 5 MeV. Le të vazhdojmë, me trashësinë e dritares së hyrjes deri në 10 mikronë, është e mundur të regjistrohen grimcat alfa tashmë në një distancë deri në 13 mm, nëse bëjmë një dritare mike me trashësi deri në 5 mikronë, atëherë rrezatimi alfa do të regjistrohet në një distancë prej 24 mm, etj. Një tjetër parametër i rëndësishëm që ndikon drejtpërdrejt në aftësinë për të zbuluar grimcat alfa është indeksi i tyre i energjisë. Nëse energjia e një grimce alfa është më shumë se 5 MeV, atëherë distanca e regjistrimit të saj për trashësinë e dritares së punës të çdo lloji do të rritet përkatësisht, dhe nëse energjia është më e vogël, atëherë distanca gjithashtu duhet të zvogëlohet, deri në pamundësia e plotë e regjistrimit të rrezatimit alfa të butë.

E një pikë tjetër e rëndësishme për të rritur ndjeshmërinë e numëruesit alfa është zvogëlimi i aftësisë së regjistrimit për rrezatimin gama. Për ta bërë këtë, mjafton të minimizohen përmasat gjeometrike të katodës dhe fotonet gama do të kalojnë nëpër dhomën e regjistrimit pa shkaktuar jonizim. Kjo masë bën të mundur zvogëlimin e ndikimit në jonizimin e kuantës gama me një faktor mijëra, madje dhjetëra mijëra herë. Nuk është më e mundur të eliminohet ndikimi i rrezatimit beta në kamerën e regjistrimit, por ekziston një mënyrë mjaft e thjeshtë për të dalë nga kjo situatë. Së pari, regjistrohet rrezatimi alfa dhe beta i llojit total, pastaj instalohet një filtër i trashë letre dhe bëhet një matje e dytë, e cila do të regjistrojë vetëm grimcat beta. Vlera e rrezatimit alfa në këtë rast llogaritet si ndryshimi midis rrezatimit total dhe një treguesi të veçantë të llogaritjes së rrezatimit beta.

Për shembull , ia vlen të ofrohen karakteristikat e një sporteli modern Beta-1, i cili lejon regjistrimin e rrezatimit alfa, beta, gama. Këta tregues janë:

sipërfaqja e zonës së punës së elementit të ndjeshëm është 7 sq / cm;
trashësia e shtresës së mikës është 12 mikronë, (distanca e zbulimit efektiv të grimcave alfa për plutonium është 239, rreth 9 mm, për kobalt - 60, ndjeshmëria e rrezatimit arrihet rreth 144 impulse / μR);
efikasiteti i matjes së rrezatimit për grimcat alfa - 20% (për plutonium - 239), grimcat beta - 45% (për tallium -204) dhe kuanti gama - 60% (për përbërjen e stronciumit - 90, ytrium - 90);
sfondi i brendshëm i dozimetrit është rreth 0.6 impulse / s;
sensori është krijuar për të regjistruar rrezatimin gama me një energji në intervalin prej 0,05 MeV deri në 3 MeV, dhe grimcat beta me një energji prej më shumë se 0,1 MeV në kufirin e poshtëm, dhe grimcat alfa me një energji prej 5 MeV ose më shumë.

Fig. 10 Fundi i numëruesit alfa-beta-gama Beta-1.

TE natyrisht, ka ende mjaft gamë të gjerë sportele që janë krijuar për një më të ngushtë dhe përdorim profesional... Pajisjet e tilla kanë një numër cilësimesh dhe opsionesh shtesë (elektrike, mekanike, radiometrike, klimatike, etj.), Të cilat përfshijnë shumë terma dhe aftësi të veçanta. Sidoqoftë, ne nuk do të përqendrohemi në to. Në të vërtetë, për të kuptuar parimet themelore të veprimit geiger - sportelet e Muller , modelet e përshkruara më sipër janë mjaft të mjaftueshme.

NË vlen të përmendet gjithashtu se ekzistojnë nënklasa të veçanta sportelet e Geiger që janë krijuar posaçërisht për të përcaktuar tipe te ndryshme rrezatimi tjetër. Për shembull, për të përcaktuar vlerën rrezatimi ultraviolet, për regjistrimin dhe përcaktimin e neutroneve të ngadalta, të cilat funksionojnë sipas parimit të shkarkimit të kurorës, dhe opsione të tjera që nuk janë të lidhura drejtpërdrejt me këtë temë dhe nuk do të merren parasysh.

Banaku Geiger

Counter Geiger SI-8B (BRSS) me një dritare mike për matjen e rrezatimit të butë β. Dritarja është transparente, nën të mund të shihni elektrodën e telit spiral, elektroda tjetër është trupi i pajisjes.

Një qark elektronik shtesë siguron banakun me furnizim me energji elektrike (si rregull, të paktën 300), siguron, nëse është e nevojshme, shuarjen e shkarkimit dhe llogarit numrin e shkarkimeve përmes banakut.

Numëruesit e Geiger ndahen në jo-vetëshuarje dhe vetë-shuarje (nuk kërkon një qark të jashtëm për ndërprerjen e shkarkimit).

Ndjeshmëria e njehsorit përcaktohet nga përbërja e gazit, vëllimi i tij, si dhe materiali dhe trashësia e mureve të tij.

shënim

Duhet theksuar se sipas arsyet historike kishte një mospërputhje midis rusishtes dhe versione në anglisht të kësaj dhe termave pasues:

Rusisht	Anglisht
banaku Geiger	Sensori Geiger
tub Geiger	Tub Geiger
radiometër	Banaku Geiger
dozimetër	dozimetër

Shiko gjithashtu

Counter koronar
http://www.u-tube.ru/pages/video/38781 parimi i punës

Fondacioni Wikimedia. 2010

Shihni se çfarë është një "counter Geiger" në fjalorët e tjerë:

banaku Geiger-Muller - Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Banaku i Geiger Müller; Geiger Müller tub kundër vok. Geiger Müller Zählrohr, n; GM Zählrohr, n rus. Counter Geiger Muller, m prang. compteur de Geiger Müller, m; tub… Fizikos terminų žodynas

shkarkoni banakun Geiger-Muller - - Temat Analizuesi elektronik i lartësisë së impulsit të naftës dhe gazit ... Udhëzues për përkthyesin teknik

- ... Wikipedia

- (counter Geiger Müller), një detektor i shkarkimit të gazit që ndizet kur një ngarkesë kalon përmes vëllimit të saj. h c Madhësia e sinjalit (impulsi aktual) nuk varet nga energjia hc (pajisja funksionon në mënyrën e vetë-shkarkimit). G. s. shpikur në vitin 1908 nga gjermanët ... ... Enciklopedia fizike

Pajisja e shkarkimit të gazit për zbulimin e rrezatimit jonizues (grimcat a - dhe b, kuantet g, kuanti i dritës dhe rrezeve X, rrezet kozmike, etj.). Banaku Geiger-Muller është një tub qelqi i mbyllur hermetikisht ... Enciklopedia e teknologjisë

Banaku Geiger - Counter Geiger GEIGER COUNTER, detektor i grimcave të shkarkimit të gazit. Shkaktohet kur një grimcë ose kuantike g hyjnë në vëllimin e saj. Shpikur në 1908 nga fizikani gjerman H. Geiger dhe u përmirësua prej tij së bashku me fizikantin gjerman W. Müller. Geiger ... ... Fjalor enciklopedik i ilustruar

GEYGERA COUNTER, detektor i grimcave të shkarkimit të gazit. Zjarri kur një grimcë ose g kuantike hyn në vëllimin e saj. Shpikur në 1908 nga fizikani gjerman H. Geiger dhe u përmirësua prej tij së bashku me fizikantin gjerman W. Müller. Aplikoni sportelin Geiger ... ... Enciklopedia moderne

Pajisja e shkarkimit të gazit për zbulimin dhe studimin e llojeve të ndryshme të rrezatimit radioaktiv dhe jonizues të tjerë: α dhe β grimca, kuantë γ, dritë dhe rrezet X kuanta, grimca me energji të lartë në rrezet kozmike (Shih rrezet kozmike) dhe ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

- [me emrin e tij. fizikantë H. Geiger (N. Geiger; 1882 1945) dhe W. Muller (W. Muller; 1905 79)] detektor i shkarkimit të gazit të rrezatimit radioaktiv dhe jonizues tjetër (grimcat a dhe beta, kuantet, dritat dhe rrezet X, grimcat kozmike. rrezatimi ... ... Fjalor i Madh Enciklopedik Politeknik

Counter është një pajisje për të numëruar diçka. Counter (elektronikë) një pajisje për numërimin e numrit të ngjarjeve që ndjekin njëra-tjetrën (p.sh. impulse) me anë të mbledhjes së vazhdueshme, ose për të përcaktuar shkallën e akumulimit e cila ... ... Wikipedia

Banaku Geiger - pajisje për shkarkimin e gazit për llogaritjen e numrit të grimcave jonizuese që kalojnë nëpër të. Isshtë një kondensator i mbushur me gaz që depërton kur një grimcë jonizuese shfaqet në vëllimin e gazit. Numëruesit Geiger janë detektorë (sensorë) mjaft të njohur të rrezatimit jonizues. Deri tani, i shpikur në fillim të shekullit tonë për nevojat e fizikës bërthamore të porsalindur, çuditërisht nuk ka asnjë zëvendësim të plotë.

Dizajni i sportelit Geiger është mjaft i thjeshtë. Një përzierje gazi e përbërë nga neoni dhe argoni i jonizueshëm lehtësisht futet në një cilindër të mbyllur me dy elektroda. Materiali i cilindrit mund të jetë i ndryshëm - qelqi, metali, etj.

Zakonisht sportelet perceptojnë rrezatimin me tërë sipërfaqen e tyre, por ka edhe nga ato për të cilat në cilindër sigurohet një "dritare" e veçantë për këtë. Përdorimi i gjerë i sportelit Geiger-Muller shpjegohet me ndjeshmërinë e tij të lartë, aftësinë për të regjistruar rrezatime të ndryshme, thjeshtësinë relative dhe koston e ulët të instalimit.

Diagrami i lidhjes së numëratorit Geiger

Një elektrodë aplikohet një tension i lartë U (shih Fig.), E cila në vetvete nuk shkakton ndonjë fenomen shkarkimi. Numëruesi do të mbetet në këtë gjendje derisa të shfaqet një qendër jonizimi në mjedisin e saj të gaztë - një gjurmë e joneve dhe elektroneve të gjeneruara nga një grimcë jonizuese që vjen nga jashtë. Elektronet primare, duke përshpejtuar në fushe elektrike, jonizojnë "gjatë rrugës" molekula të tjera të mjedisit të gaztë, duke gjeneruar gjithnjë e më shumë elektrone dhe jone. Evoluon si një ortek, ky proces përfundon me formimin e një reje jone elektronike në hapësirën midis elektrodave, e cila rrit ndjeshëm përçueshmërinë e saj. Në mjedisin e gazit të njehsorit, ndodh një shkarkesë që është e dukshme (nëse ena është transparente) edhe me sy të lirë.

Procesi i kundërt - rivendosja e mjedisit të gaztë në gjendjen e tij origjinale në të ashtuquajturit njehsorë halogjene - ndodh vetvetiu. Halogjenet (zakonisht klor ose brom), të cilat përmbahen në një sasi të vogël në mjedisin e gaztë, hyjnë në rrjedhë, të cilat kontribuojnë në rekombinimin intensiv të ngarkesave. Por ky proces është mjaft i ngadaltë. Koha e nevojshme për të rivendosur ndjeshmërinë ndaj rrezatimit të njehsorit Geiger dhe përcaktimi aktual i shpejtësisë së tij - koha "e vdekur" - është karakteristika e tij kryesore e pasaportës.

Matës të tillë janë përcaktuar si halogjen vetë-shuarës. Duke shfaqur një tension shumë të ulët të furnizimit, parametra të mirë sinjali i daljes dhe një shpejtësi mjaft e lartë, ato rezultuan të kërkuara si sensorë të rrezatimit jonizues në pajisjet e monitorimit të rrezatimit shtëpiak.

Numëruesit Geiger janë të aftë të zbulojnë një larmi të gjerë të llojeve të rrezatimit jonizues - a, b, g, ultraviolet, rrezet X, neutroni. Por ndjeshmëria aktuale spektrale e sportelit varet shumë nga modeli i tij. Kështu, dritarja e hyrjes së një sporteli të ndjeshëm ndaj rrezatimit a- dhe të butë b duhet të jetë mjaft i hollë; për këtë, zakonisht përdoret mikë me një trashësi prej 3 ... 10 mikronë. Balona e banakut, e cila reagon ndaj rrezatimit të fortë b- dhe g, zakonisht ka formën e një cilindri me një trashësi muri prej 0,05… 0,0,06 mm (shërben gjithashtu si katoda e banakut). Dritarja e banakut me rreze X është bërë nga berilium, dhe banaku ultravjollcë është prej qelqi kuarci.

Varësia e shkallës së llogaritjes nga voltazhi i furnizimit në një sportel Geiger

Bor futet në numëruesin e neutroneve, duke bashkëvepruar me të cilin fluksi i neutroneve shndërrohet në a-grimca lehtësisht të dallueshme. Rrezatimi fotonik - ultraviolet, rrezet X, rrezatimi g - Numëruesit e Geiger perceptojnë indirekt - përmes efektit fotoelektrik, efektit Compton, efektit të çiftimit; në secilin rast, rrezatimi që ndërvepron me substancën katodë shndërrohet në një rrjedhë elektronike.

Secila grimcë e zbuluar nga banaku formon një impuls të shkurtër në qarkun e saj të daljes. Numri i impulseve që shfaqen për njësi të kohës - shkalla e numërimit të një counter të Geiger - varet nga niveli i rrezatimit jonizues dhe voltazhi në elektrodat e tij. Një grafik standard i varësisë së shkallës së llogaritjes nga përdorimi i tensionit të furnizimit tregohet në figurën e mësipërme. Këtu Uns - voltazhi i fillimit të numërimit; Ung dhe Uvg janë kufijtë e poshtëm dhe të sipërm të zonës së punës, e ashtuquajtura pllajë, në të cilën shpejtësia e numërimit është pothuajse e pavarur nga voltazhi i furnizimit të njehsorit. Tensioni i funksionimit Uр zakonisht zgjidhet në mes të këtij seksioni. Ajo korrespondon me Nр - shkalla e numërimit në këtë mënyrë.

Varësia e shkallës së numërimit nga shkalla e ekspozimit ndaj rrezatimit të banakut është karakteristika e tij kryesore. Grafiku i kësaj varësie ka një karakter pothuajse linear dhe për këtë arsye, ndjeshmëria ndaj rrezatimit e banakut shpesh tregohet përmes imp / μR (impulse për mikroroentgen; ky dimension vijon nga raporti i normës së numërimit - imp / s - me nivelin e rrezatimit - μR / s).

Në ato raste kur nuk tregohet, është e nevojshme të përcaktohet ndjeshmëria e rrezatimit të banakut duke përdorur një tjetër nga parametrat e tij gjithashtu jashtëzakonisht të rëndësishëm - sfondin e tij. Ky është emri i shkallës së numërimit, faktori i së cilës është dy përbërës: i jashtëm - sfondi i rrezatimit natyror dhe i brendshëm - rrezatimi i radionuklideve të kapur në vetë modelin e banakut, si dhe emisioni spontan i elektronit të katodës së tij .

Varësia e shkallës së numërimit nga energjia e kuantës gama ("lëviz me ngurtësi") në një counter Geiger

Karakteristikë tjetër thelbësore e një counter Geiger është varësia e ndjeshmërisë së rrezatimit të tij nga energjia ("fortësia") e grimcave jonizuese. Deri në çfarë mase është e rëndësishme kjo varësi, tregon grafiku në figurë. "Goditje me ngurtësi" padyshim që do të ndikojë në saktësinë e matjeve.

Fakti që counter i Geiger është një pajisje ortek ka të metat e saj - reagimi i një pajisjeje të tillë nuk mund të përdoret për të gjykuar shkakun kryesor të ngacmimit të saj. Impulset e prodhimit të gjeneruara nga njehsori Geiger nën veprimin e a-grimcave, elektroneve, g-kuanteve nuk janë të ndryshëm. Vetë grimcat, energjitë e tyre zhduken plotësisht në ortekët binjakë që ata gjenerojnë.

Tabela ofron informacion mbi sportelet e vetë-shuarjes së halogjenit Geiger të prodhimit vendas, më të përshtatshmet për pajisjet e monitorimit të rrezatimit shtëpiak.

	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 - tensioni i funksionimit, V;
2 - pllajë - zona e varësisë së ulët të nivelit të numërimit nga voltazhi i furnizimit, V;
3 - vet sfondi i banakut, imp / s, jo më shumë;
4 - ndjeshmëria ndaj rrezatimit të banakut, imp / μR (* - për kobalt-60);
5 - amplituda e impulsit të daljes, V, jo më pak;
6 - dimensionet, mm - diametri x gjatësia (gjatësia x gjerësia x lartësia);
7.1 - rrezatimi i fortë b - dhe g -;
7.2 - rrezatimi b i njëjtë dhe i butë;
7.3 - i njëjti dhe a - rrezatimi;
7.4 - g - rrezatimi.

Prej kohësh nuk ka qenë problem për të blerë një pajisje me emrin e koduar "dozimetër shtëpiak" (do të kishte pasur para - në këtë kuptim, Fukushima do të vidhte radiofobët dhe radiofilet (TM)), por unë mendoj se do të ishte interesante për ta bërë këtë pajisje me duart tona.

Zemra e pajisjes sonë do të jetë një sportel Geiger. Ne e dimë, natyrisht, që ky detektor ka një mori mangësish dhe, në përgjithësi, "pajisja duhet të jetë skintilim", por radiometri i skintilimit është shumë më i komplikuar dhe postimi im i radhës ka për qëllim atë. Për më tepër, sporteli Geiger-Muller ka një numër përparësish të pamohueshme.

Pra, le të fillojmë.

Detektor

Pra, sporteli i Geiger-Muller. (Fig. 1) Pajisja më e thjeshtë e përbërë nga dy elektroda të vendosura në një mjedis të gaztë në presion të ulët është një katodë me një zonë të madhe dhe një anodë në formën e një tela pak a shumë të hollë, e cila krijon një fushë lokale me intensitet të lartë. në të cilën zhvillohet procesi i shumëzimit të joneve, për shkak të së cilës një palë jonike e vetme mund të shkaktojë një ortek të fuqishëm jonizues dhe ndezjen e një shkarkimi të vetë-qëndrueshëm.

Fik. 1. Banaku Geiger-Muller. 1 - anoda, 2 - katoda, 3 - tullumbace, 4 - dalja e katodës, 5, 6 - burimet që tërheqin fillin e katodës.

Në fakt, banaku punon si tiratron me katodë të ftohtë, vetëm shkarkimi në të ndizet nga jonizimi i shkaktuar jo nga një impuls nga rrjeti, por nga një grimcë e ngarkuar që fluturon përmes gazit. Pasi të jetë ndezur shkarkimi, ai duhet të shuhet ose duke hequr tensionin nga anoda, ose ... Ose do të shuhet vetvetiu. Por për këtë, është e nevojshme të futet diçka në mjedisin e gazit të banakut që, nën veprimin e shkarkimit, do të ndryshojë në një formë që do ta bëjë gazin të errët ndaj rrezatimit ultravjollcë dhe, për shkak të kësaj, një nga faktorët për mbajtjen e një shkarkimi të vetë-qëndrueshëm do të zhduket - emisioni i fotoelektronit. Ekzistojnë dy aditivë të tillë: alkooli dhe halogjenet (klor, brom dhe jod). E para në shkarkim zbërthehet, duke u kthyer, përafërsisht, në blozë dhe më pas nuk kthehet përsëri në alkool, dhe pas disa dhjetëra mijëra impulse banaku do të përfundojë. Dhe halogjenet kthehen nga molekulare në atomike, dhe procesi është i kthyeshëm. Ata gjithashtu përfundojnë - për shkak të faktit se halogjenët atomikë reagojnë lehtësisht me çdo gjë, përfshirë muret e banakut, por më shpesh ata kanë kohë për të rikombinuar me njëri-tjetrin, kështu që sportelet e halogjenit janë shumë më të qëndrueshme, duke përballuar miliarda impulse. Ne jemi të interesuar kryesisht për njehsorët e halogjenit sepse:

A) ato janë më të qëndrueshme,
b) ata punojnë në 400-500 V, dhe jo në një mijë e gjysmë, si alkooli,
c) ato janë thjesht më të zakonshmet.
Në Tabelën 1, unë kam renditur disa sportele të zakonshëm Geiger dhe parametrat e tyre kryesorë.

Tabela 1.
Parametrat bazë të disa sporteleve Geiger-Muller.

Shënime: 1 - ndjeshmëria ndaj rrezatimit alfa nuk është e rregulluar; 2 - banak në shkallë të vogël, të dhënat për të janë të pakta.

Ndjeshmëria

Kur zgjidhni një sportel Geiger për dozimetrin tonë, së pari duhet të shikoni ndjeshmërinë e tij. Mbi të gjitha, vështirë se dëshironi një pajisje që të tregojë diçka vetëm aty ku nëna e Kuzkina shpërtheu disa orë më parë. Dhe njehsorë të tillë, ndërkohë, kanë me bollëk, dhe për shkak të padobishmërisë së tyre pothuajse të plotë për laikun, ato janë shumë të lira. Këto janë të gjitha llojet e SI-3BG, SI-13G dhe "sporteleve të tjera të ditës së kijametit" që përdoren në dozimetrat e ushtrisë për të punuar në kufirin e sipërm të matjeve. Sa më i ndjeshëm counter, aq më shumë impulse në sekondë do të japë në të njëjtin nivel rrezatimi. Counteri klasik SBM-20 (aka STS-5 i lëshimeve të mëparshme), i cili ishte instaluar tradicionalisht në të gjitha "zhurmat" e perestrojkës-pas-Çernobilit, jep rreth 18 impulse në minutë me një sfond natyror prej 12 μR / orë. Convenientshtë e përshtatshme për të kërcyer nga kjo figurë, duke llogaritur ndjeshmërinë e banakut në "SBM-20".

Çfarë na jep ndjeshmëria e banakut? Saktësia dhe shpejtësia e reagimit. Fakti është se grimcat e rrezatimit radioaktiv mbërrijnë tek ne jo sipas planit, por sipas nevojës, dhe numëruesit do të humbasin disa prej tyre, por nga disa do të funksionojnë (nga fotonet e rrezatimit gama - nga rreth një ose disa qindra). Pra impulset nga sporteli i Geiger (dhe nga cilido duke numëruar detektor rrezatimi) shkojnë në kohë absolutisht të rastësishme me intervale të paparashikueshme ndërmjet tyre. Dhe duke numëruar numrin e impulseve në një minutë, një tjetër, të tretën - marrim kuptime të ndryshme... Dhe devijimi standard i këtyre vlerave, domethënë, gabimi në përcaktimin e normës së numërimit, do të jetë proporcional me rrenja katrore nga numri i impulseve të regjistruara. Sa më shumë impulse ka, aq më pak do të jetë gabimi relativ (përqindja e vlerës së matur) në numërimin e tyre:.
Kur kemi një detektor - "referenca" e sipërpërmendur SBM-20 dhe koha e numërimit është 40 sekonda (kjo është bërë në dozimetra të thjeshtë shtëpiakë, duke treguar drejtpërdrejt numrin e impulseve të numëruara si nivelin e normës së dozës në μR / orë), kundrejt një sfond natyror numri i impulseve është ~ 10 copë. Kjo do të thotë që devijimi standard është rreth tre. Dhe gabimi në nivelin e besimit 95% është dy herë më i madh, domethënë 6 impulse. Kështu, kemi një pamje të trishtuar: leximet e një dozimetri prej 10 μR / h nënkuptojnë që shpejtësia e dozës është diku nga 4 në 16 μR / orë. Dhe ne do të jemi në gjendje të flasim për zbulimin e një anomalie vetëm kur dozimetri tregon një devijim prej tre sigma, domethënë më shumë se 20 μR / orë ...

Për të rritur saktësinë, mund të rrisni kohën e numërimit. Nëse e bëjmë për tre minuta, domethënë katër herë më shumë, do të katërfishojmë numrin e impulseve, që do të thotë se do të dyfishojmë saktësinë. Por atëherë do të humbasim përgjigjen e pajisjes ndaj shpërthimeve të shkurtra të rrezatimit, për shembull, ndaj "Shkëlqesisë suaj" që kaloi pranë jush pas terapisë shintigrafike ose radio-jodit, ose anasjelltas, kur kaloni orën me SPD në tregun e radios . Dhe duke marrë një detektor katërfish më të ndjeshëm (4 të lidhur paralelisht SBM-20, një SBM-19, SBT-10 ose SI-8B) dhe duke lënë të njëjtën kohë matëse, ne do të rrisim saktësinë dhe do të ruajmë shpejtësinë e reagimit.

Alfa, beta, gama dhe dizajni i njehsorit

Rrezatimi alfa bllokohet nga një copë letër. Rrezatimi beta mund të mbrohet nga një fletë Plexiglas. Dhe nga rrezatimi i fortë gama, ju duhet të ndërtoni një mur me tulla plumbi. Ndoshta të gjithë e dinë këtë. Dhe e gjithë kjo lidhet drejtpërdrejt me sportelet e Geiger: në mënyrë që ai të ndiejë rrezatimin, së paku duhet të depërtojë brenda. Dhe nuk duhet të fluturojë ashtu si një neutrino përmes Tokës.

Banaku i llojit SBM-20 (dhe vëllai i tij më i madh SBM-19 dhe më i ri SBM-10 dhe SBM-21) kanë një rast metalik, në të cilin nuk ka dritare speciale të hyrjes. Nga kjo rrjedh se nuk bëhet fjalë për ndonjë ndjeshmëri ndaj rrezatimit alfa. Ai i ndjen rrezet beta mjaft mirë, por vetëm nëse ato janë aq të forta sa të depërtojnë brenda. Kjo është diku nga 300 keV. Por ai ndjen rrezatim gama, duke filluar nga disa dhjetëra keV.

Dhe sportelet SBT-10 dhe SI-8B (si dhe të reja dhe të paarritshme për shkak të çmimeve të skrapit të Beta-1, 2 dhe 5), në vend të një lëkure të ngurtë çeliku, kanë një dritare të gjërë të mikave të imëta. Grimcat beta me energji mbi 100-150 keV janë në gjendje të depërtojnë përmes kësaj dritare, gjë që bën të mundur shikimin e ndotjes me karbon-14, i cili është plotësisht i padukshëm për njehsorët e çelikut. Gjithashtu, dritarja e mikës lejon që sporteli të ndiejë grimcat alfa. Vërtetë, në lidhje me këtë të fundit, duhet shikuar trashësia e mikës së sporteleve specifike. Pra, SBT-10 me mikën e saj të trashë praktikisht nuk e sheh atë, dhe në Beta-1 dhe 2, mika është më e hollë, e cila jep efikasitetin e zbulimit të grimcave alfa të plutonium-239 rreth 20%. SI-8B është diku në mes.

Dhe tani në lidhje me hapësirën përmes dhe përmes. Fakti është që grimcat alfa dhe beta, një sportel Geiger regjistron pothuajse gjithçka që mund të futet brenda. Por me kuantat gama gjithçka është e trishtuar. Që një kuantike gama të shkaktojë një impuls në banak, duhet të rrëzojë një elektron nga muri i tij. Ky elektron duhet të kapërcejë trashësinë e metalit nga pika ku ndodhi bashkëveprimi në sipërfaqen e brendshme, dhe për këtë arsye "vëllimi i punës" i detektorit, ku ndërvepron me fotone të rrezatimit gama, është shtresa më e hollë, disa mikronë prej metali. Prandaj, është e qartë se efikasiteti i njehsorit për rrezatimin gama është shumë i ulët - njëqind ose më shumë herë më pak sesa për rrezatimin beta.

Ushqim

Banaku Geiger kërkon një furnizim me energji të tensionit të lartë për të funksionuar. Pajisjet tipike halogjene të prodhimit Sovjetik-Rus kërkojnë një tension prej rreth 400 V, shumë njehsorë perëndimorë janë të dizajnuar për 500 ose 900 V. Disa metra kërkojnë një tension deri në një kilovolt e gjysmë - këto janë sportele të vjetra me shuarjen e alkoolit, të tilla si MS dhe VS, sportelet me rreze X për analizën strukturore të rrezeve X, neutroni ... Ata nuk do të na interesojnë shumë. Energjia furnizohet në njehsor përmes një rezistence çakëll prej disa megohms - kufizon pulsin aktual dhe zvogëlon tensionin në njehsor pasi pulsi ka kaluar, duke e bërë më të lehtë shuarjen. Vlera e kësaj rezistence jepet në të dhënat e referencës për një pajisje specifike - vlera e saj shumë e vogël shkurton jetën e detektorit dhe shumë e madhe - rrit kohën e vdekur. Zakonisht mund të merren rreth 5 megohms.

Kur voltazhi rritet nga zero, njehsori Geiger fillimisht punon si një dhomë e zakonshme jonizimi, dhe më pas, si një numërues proporcional: secili prej çifteve të joneve që formohen gjatë fluturimit të një grimce gjeneron një jon të vogël, duke rritur rrymën e jonit qindra e mijëra herë. Në të njëjtën kohë, impulse shumë të dobëta, të matura në milivolt, tashmë mund të zbulohen në rezistencën e ngarkesës në qarkun e njehsorit. Me rritjen e tensionit, ortekët bëhen gjithnjë e më shumë, dhe në një moment më të fortët prej tyre fillojnë të mbajnë veten, duke ndezur një shkarkesë të pavarur. Në këtë moment, në vend të impulseve të dobëta, milivoltësh nga ortekët që kalojnë nëpër hapësirën e interelektrodës dhe zhduken në elektroda, shfaqen impulse gjigande me një amplitudë prej disa dhjetëra voltësh! Dhe frekuenca e tyre rritet me shpejtësi me rritjen e tensionit derisa një shpërthim shkarkimi fillon të shkaktojë çdo ortek Natyrisht, me një rritje të mëtejshme të tensionit, shkalla e numërimit duhet të ndalojë të rritet. Dhe kështu ndodh: vërehet varësia e ndjeshmërisë nga voltazhi pllajë.

Sidoqoftë, një rritje e tensionit nuk e lë normën e numërimit të pandryshuar: një shkarkesë mund të lindë ashtu, nga emisionet spontane. Dhe me rritjen e tensionit, probabiliteti i një shkarkimi të tillë vetëm rritet. Prandaj, pllaja rezulton të jetë e zhdrejtë, dhe duke filluar me një tension të caktuar, shkalla e numërimit fillon të rritet me shpejtësi, dhe pastaj shkarkimi kthehet në një të vazhdueshëm. Në këtë mënyrë, natyrisht, banaku jo vetëm që nuk arrin të përmbushë funksionin e tij, por gjithashtu dështon shpejt.

Fik. 2. Varësia e shpejtësisë së numërimit të njehsorit Geiger nga voltazhi i furnizimit.

Prania e pllajës lehtëson shumë furnizimin me energji të sportelit Geiger - nuk kërkon burime shumë të qëndrueshme të tensionit të lartë, të cilat kërkohen për sportelet e skintilimit. Gjatësia e kësaj pllaje për njehsorët e tensionit të ulët është 80-100 V. Në shumë dozimetra shtëpiakë Sovjetikë me origjinë bashkëpunuese dhe pothuajse në të gjitha modelet amatore të asaj kohe, njehsori ishte mundësuar nga një konvertues i tensionit bazuar në një gjenerator bllokues pa ndonjë aluzion të stabilizimit. Llogaritja ishte si vijon: me një bateri të freskët, voltazhi në anodën e njehsorit korrespondonte me kufirin e sipërm të pllajës, kështu që kufiri i poshtëm i pllajës, voltazhi i lartë arriti tashmë me një bateri mjaft të shkarkuar.

Historiku dhe koha e vdekur

Çdo detektor i çdo rrezatimi gjithmonë ka të regjistruar një sinjal të errët kur nuk ndodh rrezatim në detektor. Banaku Geiger-Muller nuk bën përjashtim. Një nga burimet e sfondit të errët është emisioni spontan i lartpërmendur. E dyta është radioaktiviteti i vetë sportelit, i cili është veçanërisht i rëndësishëm për sportelet me një dritare mike, pasi mika natyrale në mënyrë të pashmangshme përmban papastërti të uraniumit dhe toriumit. Dhe nëse kjo e fundit praktikisht nuk varet nga asgjë dhe është një konstante për një ekzemplar të caktuar të detektorit, atëherë sfondi nga emetimi spontan varet nga madhësia e tensionit të lartë, temperaturës dhe "moshës" së banakut. Për shkak të kësaj, bëhet një ide e keqe të ushqehet banaku me një tension të parregulluar, të cilin do ta përdorim kryesisht gjatë matjes së niveleve të ulta të rrezatimit: sfondi i vetë counter-it varet shumë nga tensioni i furnizimit.

Shkalla e numërimit nga sfondi i saj në sportelet Geiger arrin një nivel që korrespondon me 3-10 μR / orë, domethënë, është një fraksion i dukshëm i normës së numërimit në kushte normale të rrezatimit. Sfondi është veçanërisht i lartë për sensorët mikë - SBT-10, SI-8B, "Beta". Pra, duhet të zbritet nga rezultatet e matjes. Por për këtë ju duhet ta njihni atë. Libri i referencës nuk do të ndihmojë këtu: këtu jepen vetëm vlerat maksimale. Për të matur sfondin tuaj, ju duhet një "shtëpi" plumbi me një trashësi prej të paktën 5 cm, ndërsa sipërfaqja e brendshme ju duhet të mbuloni me fletë bakri pleksiglas 2-3 mm të trasha dhe 5 mm. Fakti është se "shtëpia" do të jetë nën zjarr nga rrezet kozmike, të cilat e bëjnë vetë shtëpinë një burim të rrezatimit me rreze X, kryesisht në linjat karakteristike të plumbit. Dhe nëse e bëni mbrojtjen vetëm nga plumbi, ky "shkëlqim" fluoreshent dhe "shihni" banakun - në vend të "errësirës" së plotë. Dhe pleksiglasi është i nevojshëm nga elektronët e rrëzuar nga plumbi dhe bakri nga e njëjta hapësirë, energjia e së cilës është gjithashtu e mjaftueshme për zbulimin nga një sportel Geiger.

Kur matni sfondin, duhet të kihet parasysh se "shtëpia" e plumbit nuk ka ndonjë pengesë për muonët kozmikë. Rrjedha e tyre është 15 0,015. Për shembull, 0.12 ose 7.2 do të kalojë përmes sportelit SBM-20 me një sipërfaqe efektive prej 8. Për shkak të energjisë së lartë, efikasiteti i regjistrimit të muoneve kozmikë nga pothuajse çdo counter Geiger mund të merret si 100%, dhe kjo vlerë duhet të zbritet nga sfondi i errët.

Nëse sfondi i brendshëm është një burim gabimesh në nivele të ulëta, atëherë koha e vdekur ndikon në nivele të larta rrezatimi. Thelbi i fenomenit është që menjëherë pas impulsit, kapaciteti i njehsorit nuk është ngarkuar ende në tensionin fillestar përmes rezistencës së ngarkesës. Përveç kësaj, shkarkimi në njehsor u shua vetëm - por aditivi i shuarjes nuk ka pasur ende kohë për t'u kthyer në gjendjen e tij origjinale. Prandaj, njehsori për 150-200 μs zhvillon një gjendje kur bëhet i pandjeshëm ndaj grimcës tjetër, pas së cilës ajo rikthen gradualisht ndjeshmërinë. (fig. 3)

Fik. 3. Koha e vdekur e sportelit Geiger

Korrigjimi i kohës së vdekur gjendet nga formula:

ku m dhe n janë normat e numërimit të matura dhe të korrigjuara, përkatësisht, dhe a është koha e vdekur.

Në nivele shumë të larta rrezatimi, shumë sportele Geiger (varet edhe nga pjesa tjetër e qarkut) kanë një efekt të pakëndshëm dhe të rrezikshëm: jonizimi konstant parandalon formimin e impulseve individuale. Numëruesi fillon të "digjet" vazhdimisht me një shkarkesë të vazhdueshme dhe shpejtësia e numërimit bie ndjeshëm në një vlerë shumë të vogël. Në vend që të shkojë jashtë shkallës, dozimetri tregon disa numra mesatarisht të lartë, ose madje pothuajse normalë. Në ndërkohë, dhjetëra e qindra roentgens në orë po shkëlqejnë përreth dhe ju duhet të vraponi, por ju siguroheni nga leximet e dozimetrit. Kjo është arsyeja pse, përveç asaj kryesore të ndjeshme, dozimetrat e ushtrisë pothuajse gjithmonë kanë një numërues "fundi i botës", shumë të pandjeshëm, por të aftë të tretin mijëra R / h.

Nga norma e numërimit në dozë. Lëvizja e ngurtësisë dhe gjëra të tjera të këqija

Në përgjithësi, një sportel Geiger nuk mat normat e dozës. Ne marrim vetëm normën e numërimit - sa impulse në minutë ose sekondë dha counter. Për dozën - energjia e zhytur në një kilogram të trupit të njeriut (ose diçka tjetër), kjo ka një marrëdhënie shumë të largët. Para së gjithash - në lidhje me parimin e funksionimit: counter Geiger absolutisht nuk kujdeset për natyrën e grimcave dhe energjisë së saj. Impulset nga fotonet e çdo energjie, grimca beta, muone, pozitron, protone - do të jenë të njëjtat. Por efektiviteti i regjistrimit është i ndryshëm.

Siç thashë, sporteli Geiger zbulon rrezatimin beta me një efikasitet prej dhjetëra përqind. Dhe kuantet gama-gama janë vetëm fraksione të një përqindjeje. Dhe e gjithë kjo i ngjan shtimit të njehsorëve me kilogramë, madje edhe me koeficientë arbitrar. Për më tepër, ndjeshmëria e banakut ndaj rrezatimit gama nuk është e njëjtë në energji të ndryshme (Fig. 4). Ndjeshmëria e dozës ndaj rrezatimit të energjive të ndryshme mund të ndryshojë me pothuajse një rend të madhësisë. Natyra e këtij fenomeni është e qartë: rrezatimi gama me energji të ulët ka një shans shumë më të madh të absorbohet nga një shtresë e hollë e materies, prandaj, sa më e ulët të jetë energjia, aq më e lartë është efikasiteti (derisa përthithja në muret e banakut të fillojë të ndikojnë). Në rajonin e energjive të larta, përkundrazi: me rritjen e energjisë, rritet efikasiteti i zbulimit, i cili është një fenomen mjaft i pazakontë midis detektorëve të rrezatimit jonizues.

Fik. 4. Varësia energjetike e ndjeshmërisë së dozës së sportelit Geiger-Muller (majtas) dhe rezultati i kompensimit të tij duke përdorur një filtër.

Për fat të mirë, në energji të larta (mbi 0,5-1 MeV), efikasiteti i njehsorit Geiger për rrezatimin gama është pothuajse proporcional me energjinë. Kjo do të thotë se varësia e energjisë nga ndjeshmëria e dozës nuk është e lartë atje. Një gungë në energji të ulëta mund të hiqet lehtësisht duke përdorur një filtër plumbi me një trashësi prej rreth 0.5 mm. Trashësia e filtrit zgjidhet në mënyrë të tillë që në një energji që korrespondon me ndjeshmërinë maksimale të detektorit (kjo është 50-100 keV, varësisht nga trashësia e dritares së hyrjes së detektorit), faktori i thithjes do të ishte madhësia e këtë majë. Sa më e lartë të jetë energjia, aq më e ulët është thithja e plumbit dhe në 500-1000 keV, ku ndjeshmëria e detektorit barazohet në vetvete, është pothuajse e padukshme.

Një korrigjim më i saktë mund të arrihet duke përdorur një filtër me shumë shtresa të bërë nga metale të ndryshme, i cili duhet të përputhet me një njehsor specifik.

Një filtër i tillë zvogëlon "goditjen me ngurtësi" në 15-20% në të gjithë diapazonin 50-3000 keV dhe e kthen matësin e ekranit (mirë, një tregues i radiometrit) në një dozimetër.

Ky filtër zakonisht është i lëvizshëm sepse e bën sensorin të pandjeshëm ndaj rrezatimit alfa dhe beta.

***

Në përgjithësi, kjo është gjithçka që duhet të dihet për sportelin Geiger-Muller për projektuesin e pajisjeve të bazuara në të. Siç mund ta shihni, pajisja është me të vërtetë e thjeshtë, megjithëse ka një numër hollësish. Në serinë tjetër, ne do të hartojmë diçka të dobishme mbi bazën e saj.

Pavarësisht nëse e duam apo jo, termi "rrezatim" ka qenë i zhytur në vetëdijen dhe ekzistencën tonë për një kohë të gjatë dhe askush nuk mund t'i fshihet faktit të pranisë së tij. Njerëzit duhet të mësojnë të jetojnë me këtë fenomen disi negativ. Fenomeni i rrezatimit mund të shfaqet me ndihmën e rrezatimit të padukshëm dhe të padukshëm, dhe është pothuajse e pamundur të zbulohet pa pajisje speciale.

Nga historia e studimit të rrezatimit

Në 1895, rrezet X u zbuluan. Një vit më vonë, u zbulua fenomeni i radioaktivitetit të uraniumit, i lidhur gjithashtu me zbulimin dhe përdorimin e rrezeve X. Studiuesit duhej të përballeshin me një fenomen natyror krejt të ri, deri më tani të paparë.

Duhet të theksohet se fenomeni i rrezatimit ishte hasur tashmë disa vjet më parë, por fenomeni nuk kishte marrë vëmendjen e duhur. Dhe kjo pavarësisht nga fakti se ato ishin djegur rrezet x madje edhe i famshmi Nikola Tesla, si dhe stafi punues në laboratorin e Edisonit. Përkeqësimi i shëndetit u shpjegua me gjithçka që mundën, por jo me rrezatim.

Më vonë, në fillim të shekullit të 20-të, u shfaq një artikull mbi efektet e dëmshme të rrezatimit në kafshët eksperimentale. Kjo gjithashtu kaloi pa u vërejtur derisa një incident i bujshëm, në të cilin "vajzat e radiumit" - punëtorët e fabrikës që prodhonin orët me shkëlqim - u plagosën.

Drejtuesit e fabrikës u treguan vajzave për padëmshmërinë e radiumit dhe ata morën doza vdekjeprurëse të rrezatimit: ata lëpinin majat e furçave me bojë radiumi, për argëtim i pikturuan thonjtë dhe madje edhe dhëmbët me një substancë të ndritshme. Pesë vajza që vuanin nga një punë e tillë arritën të paraqesin një proces gjyqësor kundër fabrikës. Si rezultat, u krijua një precedent për të drejtat e disa punëtorëve që morën sëmundje profesionale dhe paditën punëdhënësit e tyre.

Historia e shfaqjes së sportelit Geiger-Muller

Fizikanti gjerman Hans Geiger, i cili punoi në një nga laboratorët e Rutherford, në 1908 zhvilloi dhe propozoi diagram skematik veprimet e numëruesit të "grimcave të ngarkuara". Ishte një modifikim i dhomës jonizuese të atëhershme të njohur, e cila u prezantua në formën e një kondensatori elektrik të mbushur me një gaz me presion të ulët. Kamera u përdor nga Pierre Curie kur po studionte vetitë elektrike të gazrave. Geiger doli me idenë e përdorimit të tij për të zbuluar rrezatimin jonizues pikërisht sepse ky rrezatim kishte një efekt të drejtpërdrejtë në nivelin e jonizimit të gazrave.

Në fund të viteve 1920, Walter Müller, nën udhëheqjen e Geiger, krijoi disa lloje të numëratorëve rrezatues, me të cilët ishte e mundur të regjistrohej një larmi e grimcave jonizuese. Puna për krijimin e sporteleve ishte shumë e nevojshme, sepse pa to ishte e pamundur të hetoheshin materialet radioaktive. Geiger dhe Müller duhej të punonin me qëllim në krijimin e sporteleve të tilla që do të ishin të ndjeshme ndaj cilitdo prej llojeve të rrezatimit të tilla si α, β dhe γ të identifikuara në atë kohë.

Numëruesit e Geiger-Muller kanë provuar se janë detektorë të thjeshtë, të besueshëm, të lirë dhe praktik të rrezatimit. Kjo pavarësisht nga fakti se ato nuk ishin instrumentet më të sakta për studimin e rrezatimit ose grimcave të caktuara. Por ato ishin shumë të përshtatshme si instrumente për matjet e përgjithshme të ngopjes së rrezatimit jonizues. Në kombinim me pajisje të tjera, ato përdoren ende nga fizikantët praktikë për matje më të sakta në procesin e eksperimentimit.

Çfarë është rrezatimi jonizues?

Për një kuptim më të mirë të funksionimit të sporteleve Geiger-Muller, nuk do të dëmtonte familjarizimi me rrezatimin jonizues si i tillë. Mund të përfshijë gjithçka që shkakton jonizimin e substancave në një gjendje natyrore. Kjo do të kërkojë praninë e një lloj energjie. Veçanërisht, drita ultraviolet ose valët e radios nuk llogariten si rrezatim jonizues. Vijëzimi mund të fillojë me të ashtuquajturën "ultravioletë e fortë", e quajtur gjithashtu "rrezet e butë X". Ky lloj fluksi quhet rrezatim fotoni. Fluksi i fotoneve me energji të lartë është kuanta gama.

Për herë të parë, ndarja e rrezatimit jonizues në tre lloje u bë nga Ernst Rutherford. Gjithçka u bë në pajisjet kërkimore që përdornin një fushë magnetike në hapësirën bosh. Në të ardhmen, e gjithë kjo u quajt:

α - bërthamat e atomeve të heliumit;
β - elektronet me energji të lartë;
γ - nga kuanta gama (fotone).

Më vonë, u zbuluan neutronet. Pra, doli që grimcat alfa mund të mbahen lehtësisht edhe me letër të zakonshme, grimcat beta kanë një fuqi depërtuese pak më të lartë dhe rrezet gama janë më të lartat. Neutronet konsiderohen si më të rrezikshmit, veçanërisht në një distancë prej shumë dhjetëra metrash në hapësirën ajrore. Për shkak të indiferencës së tyre elektrike, ato nuk ndërveprojnë me asnjë guaskë elektronike të molekulave në lëndë.

Sidoqoftë, me goditjen bërthamat atomike me një potencial të lartë çojnë në paqëndrueshmërinë dhe prishjen e tyre, pas së cilës formohen izotopet radioaktive. Dhe ato, më tej në procesin e prishjes, vetë formojnë tërësinë e plotë të rrezatimit jonizues.

Pajisjet dhe parimet e funksionimit të sportelit Geiger-Muller

Sportelet e shkarkimit të gazit Geiger-Müller bëhen kryesisht si tuba të mbyllur, qelqi ose metali, nga të cilat të gjithë ajri evakuohet. Zëvendësohet nga një gaz inert i shtuar (neoni ose argoni ose përzierja e tyre) në presion të ulët, me papastërti halogjene ose alkooli. Telat e hollë janë të shtrirë përgjatë boshteve të tubave, dhe cilindrat metalikë janë të vendosur në mënyrë koaksiale me to. Të dy tubat dhe telat janë elektroda: tubat janë katoda dhe telat janë anode.

Kundrat nga burimet e tensionit DC janë të lidhura me katodat, dhe me anodat - duke përdorur një rezistencë të madhe konstante - pluset nga burimet me tension i vazhdueshëm... Nga pikëpamja elektrike, del një ndarës i tensionit. dhe në mes të tij, niveli i tensionit është pothuajse i njëjtë me tensionin në burim. Si rregull, mund të shkojë deri në disa qindra volt.

Gjatë kalimit të grimcave jonizuese nëpër tuba, atomet në një gaz inert që tashmë janë në një fushë elektrike me intensitet të lartë përplasen me këto grimca. Energjia që u dha nga grimcat gjatë përplasjes është e konsiderueshme, mjafton që të shkëputen elektronet nga atomet e gazit. Vetë elektronet e rendit sekondar që rezultojnë vetë janë në gjendje të formojnë përplasje të mëtejshme, pas së cilës del një kaskadë e tërë elektronike dhe jonike.

Kur ekspozohen ndaj një fushe elektrike, elektronet përshpejtohen drejt anodave, dhe jonet e gazit të ngarkuar pozitivisht - drejt katodave të tubave. Si rezultat, gjenerohet një rrymë elektrike. Meqenëse energjia e grimcave ishte përdorur tashmë për përplasje, në tërësi ose pjesërisht (grimcat fluturuan përmes tubit), atomet e gazit jonizues filluan të mbarojnë.

Sapo grimcat e ngarkuara godasin sportelin Geiger-Muller, rezistenca e tubit ulet nga rryma fillestare dhe në të njëjtën kohë ndryshon voltazhi në shenjën qendrore të ndarësit, i cili u përmend më herët. Pas kësaj, rezistenca në tub, si rezultat i rritjes së saj, rinis dhe niveli i tensionit përsëri kthehet në gjendjen e tij të mëparshme. Si rezultat, prodhohen impulse negative të tensionit. Duke numëruar impulset, mund të vendosni numrin e grimcave që fluturuan. Intensiteti më i lartë i fushës elektrike vërehet pranë anodës, për shkak të madhësisë së saj të vogël, si rezultat i së cilës sportelet bëhen më të ndjeshme.

Projektimet e banakut Geiger-Muller

Të gjithë sportelet moderne Geiger-Müller kanë dy lloje kryesore: "klasike" dhe të sheshtë. Matësit klasikë janë bërë nga tuba metalikë të valëzuar me mure të hollë. Sipërfaqet e valëzuara të njehsorëve i bëjnë tubat të ngurtë, ata do t'i rezistojnë presionit të jashtëm atmosferik dhe nuk do t'i lejojnë ato të shkërmoqen nën ndonjë ndikim. Në skajet e tubave ka izolatorë hermetikë qelqi ose plastik. Ekzistojnë edhe kapakë tapash për tu lidhur në qark. Tubat janë të shënuar dhe të veshur me një llak izolues të qëndrueshëm që tregon polaritetin e çezmave. Në përgjithësi, këto janë numërues universal për çdo lloj rrezatimi jonizues, veçanërisht për rrezatimin gama beta.

Numëruesit që mund të jenë të ndjeshëm ndaj rrezatimit të butë β janë prodhuar ndryshe. Për shkak të diapazoneve të vogla të grimcave β, ato bëhen të sheshta. Windows mica dobët bllokon rrezatimin beta. Një sportel i tillë është sensori BETA-2. Në të gjithë sportelet e tjerë, përcaktimi i vetive të tyre u referohet materialeve të prodhimit të tyre.

Të gjithë sportelet që regjistrojnë rrezatimin gama kanë katoda të bëra nga metalet me një numër të lartë ngarkese. Gazrat jonizohen jashtëzakonisht në mënyrë të pakënaqshme nga fotonet gama. Sidoqoftë, fotonet gama mund të heqin shumë elektrone dytësore nga katodat nëse zgjidhen siç duhet. Shumica e njehsorëve të grimcave beta Geiger-Müller janë prodhuar që të kenë dritare të hollë. Kjo është bërë për të përmirësuar përshkueshmërinë e grimcave, sepse ato janë thjesht elektrone të zakonshëm që kanë marrë më shumë energji. Ata bashkëveprojnë me substanca shumë të mira dhe të shpejta, si rezultat i së cilës humbet energjia.

Me grimcat alfa, gjërat janë shumë më keq. Për shembull, përkundër një energjie mjaft të denjë, disa MeV, grimca alfa kanë një bashkëveprim shumë të fortë me molekulat që lëvizin përgjatë shtegut dhe së shpejti humbin potencialin e tyre të energjisë. Counters konvencionale reagojnë mirë ndaj rrezatimit α, por vetëm në një distancë prej disa centimetra.

Të bëhet një vlerësim objektiv i nivelit të dozimetrave të rrezatimit jonizues në metra me aplikim i përgjithshëm shpesh furnizohen me dy sportele që funksionojnë në mënyrë të njëpasnjëshme. Njëri mund të jetë më i ndjeshëm ndaj rrezatimit α-β dhe tjetri ndaj rrezatimit γ. Ndonjëherë shufrat ose pllakat e bëra nga lidhjet që përmbajnë papastërti të kadmiumit vendosen midis sporteleve. Kur neutronet godasin shirita të tillë, lind rrezatimi γ, i cili regjistrohet. Kjo është bërë për përcaktimin e mundshëm të rrezatimit neutron, dhe sportelet e thjeshtë Geiger praktikisht nuk kanë asnjë ndjeshmëri ndaj tij.

Si përdoren sportelet e Geiger në praktikë

Industria sovjetike dhe tani ruse prodhon shumë lloje të sporteleve Geiger-Muller. Pajisjet e tilla përdoren kryesisht nga njerëz që kanë të bëjnë me objektet bërthamore, institucionet shkencore ose arsimore, mbrojtjen civile dhe diagnostikimin mjekësor.

Pasi ndodhi katastrofa e Çernobilit, dozimetrat shtëpiak, më parë krejtësisht të panjohur për popullsinë e vendit tonë edhe me emër, filluan të fitojnë popullaritet me të vërtetë në të gjithë vendin. Shumë modele shtëpiake filluan të shfaqeshin. Të gjithë ata përdorin sportelet aktuale Geiger-Müller si sensorë rrezatimi. Në mënyrë tipike, dozimetrat shtëpiak kanë një ose dy tuba ose numërues fundorë.