Radyasyon kaydının yöntemleri ve teknik araçları. Dozimetrinin iyonizasyon yöntemleri. gaz sayaçları. Geiger-Muller sayacı: çalışma prensibi ve amacı

1908'de Alman fizikçi Hans Geiger, Ernst Rutherford'a ait kimya laboratuvarlarında çalıştı. Aynı yerde, iyonize bir oda olan yüklü bir parçacık sayacını test etmeleri istendi. Oda, altında gazla doldurulmuş bir elektrikli kondansatördü. yüksek basınç. Pierre Curie bile bu cihazı pratikte gazlardaki elektriği inceleyerek kullandı. Geiger'in fikri - iyonların radyasyonunu tespit etme - bunların uçucu gazların iyonlaşma seviyesi üzerindeki etkileriyle ilişkilendirildi.

1928'de Alman bilim adamı Walter Müller, Geiger ile birlikte ve altında çalışarak, iyonlaştırıcı parçacıkları kaydeden birkaç sayaç yarattı. Cihazlara daha fazla radyasyon araştırması için ihtiyaç duyuldu. Deney bilimi olan fizik, yapıları ölçmeden var olamaz. Sadece birkaç radyasyon keşfedildi: γ, β, α. Geiger'in görevi, her türlü radyasyonu hassas aletlerle ölçmekti.

Geiger-Muller sayacı basit ve ucuz bir radyoaktif sensördür. Tek tek parçacıkları yakalayan doğru bir alet değildir. Teknik, iyonlaştırıcı radyasyonun toplam doygunluğunu ölçer. Fizikçiler, deneyler yaparken doğru hesaplamalar yapmak için onu diğer sensörlerle birlikte kullanır.

İyonlaştırıcı radyasyon hakkında biraz

Doğrudan dedektörün tanımına geçilebilir, ancak iyonlaştırıcı radyasyon hakkında çok az şey biliyorsanız, çalışması anlaşılmaz görünecektir. Radyasyon sırasında, madde üzerinde endotermik bir etki meydana gelir. Enerji buna katkıda bulunur. Örneğin, ultraviyole veya radyo dalgaları bu tür radyasyona ait değildir, ancak sert ultraviyole ışık aittir. Burada etki sınırı tanımlanır. Türe foton denir ve fotonların kendileri γ-kuantumdur.

Ernst Rutherford, manyetik alan kurulumu kullanarak enerji emisyonu süreçlerini 3 türe ayırdı:

• γ - foton;
• α, helyum atomunun çekirdeğidir;
• β yüksek enerjili bir elektrondur.

Bir kağıt levha ile kendinizi α parçacıklarından koruyabilirsiniz. β daha derine nüfuz eder. γ penetrasyon yeteneği en yüksektir. Bilim adamlarının sonradan öğrendiği nötronlar tehlikeli parçacıklardır. Onlarca metrelik bir mesafede hareket ederler. Elektriksel nötrlüğe sahip olduklarından, farklı maddelerin molekülleri ile reaksiyona girmezler.

Bununla birlikte, nötronlar kolayca atomun merkezine düşer, radyoaktif izotopların oluşması nedeniyle yıkımına neden olur. Çürüyen izotoplar iyonlaştırıcı radyasyon oluşturur. Radyasyon alan bir insan, hayvan, bitki veya inorganik nesneden birkaç gün radyasyon yayılır.

Geiger sayacının cihazı ve çalışma prensibi

Cihaz, içine asil bir gazın (bir argon-neon karışımı veya saf maddeler) pompalandığı metal veya cam bir tüpten oluşur. Tüpte hava yok. Gaz basınç altında eklenir ve alkol ve halojen ile karıştırılır. Tüp boyunca bir tel gerilir. Buna paralel bir demir silindirdir.

Tel anot olarak adlandırılır ve tüp katot olarak adlandırılır. Birlikte elektrotlardır. Elektrotlara, kendi başına deşarj fenomenine neden olmayan yüksek bir voltaj uygulanır. Gösterge, gaz halindeki ortamında bir iyonizasyon merkezi görünene kadar bu durumda kalacaktır. Güç kaynağından tüpe bir eksi bağlanır ve yüksek seviyeli bir dirençle yönlendirilen tele bir artı bağlanır. Onlarca yüzlerce voltluk sürekli bir tedarikten bahsediyoruz.

Bir parçacık tüpe girdiğinde soy gaz atomları onunla çarpışır. Temas üzerine, elektronları gaz atomlarından ayıran enerji açığa çıkar. Daha sonra, yine çarpışan ve yeni iyonlar ve elektronlardan oluşan bir kütle oluşturan ikincil elektronlar oluşur. Elektrik alan, elektronların anoda doğru olan hızını etkiler. Bu işlem sırasında bir elektrik akımı üretilir.

Bir çarpışmada parçacıkların enerjisi kaybolur, iyonize gaz atomlarının arzı sona erer. Yüklü parçacıklar bir gaz deşarjlı Geiger sayacına girdiğinde, tüpün direnci düşer ve bu da bölme orta nokta voltajını hemen düşürür. Sonra direnç tekrar yükselir - bu, voltajın geri kazanılmasını gerektirir. Dürtü negatif olur. Cihaz darbeleri gösterir ve biz onları sayabilir, aynı zamanda parçacık sayısını tahmin edebiliriz.

Geiger sayacı türleri

Tasarım gereği, Geiger sayaçları 2 tiptir: düz ve klasik.

Klasik

İnce oluklu metalden yapılmıştır. Oluklu boru, deformasyonunu önleyen dış etkilere karşı sertlik ve direnç kazanır. Tüpün uçları, içinde cihazlara çıkış için kapakların bulunduğu cam veya plastik yalıtkanlarla donatılmıştır.

Tüpün yüzeyi verniklenmiştir (uçlar hariç). Klasik sayaç, bilinen tüm radyasyon türleri için evrensel bir ölçüm detektörü olarak kabul edilir. Özellikle γ ve β için.

Düz

Yumuşak beta radyasyonu sabitlemek için hassas ölçüm cihazları farklı bir tasarıma sahiptir. Az sayıda beta parçacığı nedeniyle vücutları düz bir şekle sahiptir. β'yı hafifçe koruyan mikadan yapılmış bir pencere vardır. BETA-2 sensörü bu cihazlardan birinin adıdır. Diğer düz metrelerin özellikleri malzemeye bağlıdır.

Geiger sayacının parametreleri ve çalışma modları

Sayacın hassasiyetini hesaplamak için, numuneden gelen mikro-röntgen sayısının bu radyasyondan gelen sinyallerin sayısına oranını tahmin edin. Cihaz, parçacığın enerjisini ölçmez, bu nedenle kesinlikle doğru bir tahmin vermez. Cihazlar, izotop kaynaklarının numuneleri kullanılarak kalibre edilir.

Ayrıca aşağıdaki parametrelere de bakmanız gerekir:

Çalışma alanı, giriş penceresi alanı

Mikropartiküllerin içinden geçtiği gösterge alanının karakteristiği boyutuna bağlıdır. Alan ne kadar geniş olursa, Daha parçacıklar yakalanacaktır.

çalışma gerilimi

Voltaj, ortalama özelliklere karşılık gelmelidir. Performans karakteristiğinin kendisi, sabit darbe sayısının gerilime bağımlılığının düz kısmıdır. İkinci adı yayladır. Bu noktada cihazın çalışması en yüksek aktiviteye ulaşır ve ölçümün üst sınırı olarak adlandırılır. Değer - 400 Volt.

çalışma genişliği

Çalışma genişliği - uçağa giden çıkış voltajı ile kıvılcım deşarjının voltajı arasındaki fark. Değer 100 volttur.

Eğim

Değer, 1 volt başına darbe sayısının yüzdesi olarak ölçülür. Nabız sayımındaki ölçüm hatasını (istatistiksel) gösterir. Değer %0,15'tir.

Sıcaklık

Sıcaklık önemlidir, çünkü ölçüm cihazının genellikle zor koşullarda kullanılması gerekir. Örneğin, reaktörlerde. Sayaçlar Genel kullanım: -50 ila +70 Santigrat.

Çalışma kaynağı

Kaynak, cihaz okumalarının yanlış olduğu ana kadar kaydedilen tüm darbelerin toplam sayısı ile karakterize edilir. Cihazda kendi kendini söndüren organik maddeler varsa, darbe sayısı bir milyar olacaktır. Kaynağın sadece çalışma voltajı durumunda hesaplanması uygundur. Cihaz depolandığında akış durur.

İyileşme süresi

Bu, bir cihazın iyonlaştırıcı bir parçacığa tepkimeye girdikten sonra elektriği iletmesi için geçen süredir. Darbe frekansında ölçüm aralığını sınırlayan bir üst sınır vardır. Değeri 10 mikrosaniyedir.

İyileşme süresi (ölü zaman olarak da adlandırılır) nedeniyle, cihaz belirleyici bir anda arızalanabilir. Aşmayı önlemek için üreticiler kurşun kalkanlar takarlar.

Sayacın arka planı var mı?

Arka plan, kalın duvarlı bir kurşun odasında ölçülür. Normal değer dakikada 2 darbeden fazla değildir.

Radyasyon dozimetrelerini kim ve nerede kullanır?

Endüstriyel ölçekte, Geiger-Muller sayaçlarının birçok modifikasyonu üretilmektedir. Üretimleri Sovyet döneminde başladı ve şimdi Rusya Federasyonu'nda devam ediyor.

Cihaz kullanılır:

• nükleer endüstri tesislerinde;
• bilimsel enstitülerde;
• eczanede;
• evde.

Çernobil nükleer santralindeki kazadan sonra sıradan vatandaşlar da dozimetre satın alıyor. Tüm enstrümanların bir Geiger sayacı vardır. Bu tür dozimetreler bir veya iki tüp ile donatılmıştır.

Kendi elinizle bir Geiger sayacı yapmak mümkün mü?

Kendinize bir sayaç yapmak zordur. Bir radyasyon sensörüne ihtiyacınız var ve bunu herkes satın alamaz. Sayaç devresinin kendisi uzun zamandır biliniyor - örneğin fizik ders kitaplarında da basılıyor. Ancak, yalnızca gerçek bir "solak", cihazı evde yeniden üretebilir.

Kendi kendini yetiştirmiş yetenekli ustalar, aynı zamanda bir flüoresan lamba ve bir akkor lamba kullanarak gama ve beta radyasyonunu ölçebilen bir sayaç ikamesinin nasıl yapılacağını öğrendiler. Ayrıca kırık ekipmandan transformatörler, bir Geiger tüpü, bir zamanlayıcı, bir kapasitör, çeşitli tahtalar, dirençler.

Çözüm

Radyasyonu teşhis ederken, ölçüm cihazının kendi geçmişini hesaba katmak gerekir. İyi bir kurşun koruma kalınlığına sahip olsa bile, kayıt oranı sıfırlanmaz. Bu fenomenin bir açıklaması var: aktivitenin nedeni, kurşun kalınlıklarından geçen kozmik radyasyondur. Muonlar, sayaç tarafından %100 olasılıkla kaydedilen, her dakika Dünya yüzeyinin üzerinden geçer.

Başka bir arka plan kaynağı daha var - cihazın kendisi tarafından biriken radyasyon. Bu nedenle Geiger sayacı ile ilgili olarak aşınmadan da bahsetmek yerinde olur. Cihaz ne kadar fazla radyasyon biriktirirse, verilerinin güvenilirliği o kadar düşük olur.

gayger sayacı- içinden geçen iyonlaştırıcı parçacıkların sayısını saymak için bir gaz boşaltma cihazı. Gaz hacminde iyonlaştırıcı bir parçacık göründüğünde kırılan gaz dolu bir kapasitördür. Geiger sayaçları, iyonlaştırıcı radyasyonun oldukça popüler dedektörleridir (sensörleri). Şimdiye kadar, yüzyılın başında yeni ortaya çıkan nükleer fiziğin ihtiyaçları için icat edilenler, garip bir şekilde, tam teşekküllü bir ikameye sahip değiller.

Geiger sayacının tasarımı oldukça basittir. Kolayca iyonlaşabilen neon ve argondan oluşan bir gaz karışımı, iki elektrotlu kapalı bir kaba konur. Kabın malzemesi farklı olabilir - cam, metal vb.

Genellikle sayaçlar radyasyonu tüm yüzeyiyle algılar, ancak bunun için silindirde özel bir "penceresi" olanlar da vardır. Geiger-Muller sayacının yaygın kullanımı, yüksek hassasiyeti, çeşitli radyasyonları kaydetme yeteneği ve karşılaştırmalı basitliği ve düşük kurulum maliyeti ile açıklanmaktadır.

Geiger sayacı bağlantı şeması

Elektrotlara (bkz. Şek.) kendi içinde herhangi bir deşarj fenomenine neden olmayan yüksek voltaj U uygulanır. Sayaç, gaz halindeki ortamında bir iyonlaşma merkezi görünene kadar bu durumda kalacaktır - dışarıdan gelen iyonlaştırıcı bir parçacık tarafından üretilen bir iyon ve elektron izi. Bir elektrik alanında hızlanan birincil elektronlar, gazlı ortamın diğer moleküllerini "yol boyunca" iyonlaştırarak, giderek daha fazla yeni elektron ve iyon üretir. Bir çığ gibi gelişen bu süreç, elektrotlar arasındaki boşlukta iletkenliğini önemli ölçüde artıran bir elektron-iyon bulutunun oluşmasıyla sona erer. Sayacın gaz ortamında basit bir gözle bile görülebilen (kap şeffafsa) bir deşarj meydana gelir.

Tersi işlem, gazlı ortamın kendi içinde restorasyonudur. orijinal durum sözde halojen metrelerde - kendi kendine olur. Gaz halindeki ortamda az miktarda bulunan halojenler (genellikle klor veya brom) devreye girerek yüklerin yoğun bir şekilde yeniden birleştirilmesine katkıda bulunur. Ancak bu süreç oldukça yavaştır. Geiger sayacının radyasyon hassasiyetini eski haline getirmek ve aslında hızını belirlemek için gereken süre - "ölü" zaman - pasaportun ana özelliğidir.

Bu tür sayaçlar, halojen kendi kendine sönen sayaçlar olarak tanımlanır. çok farklı alçak gerilim yiyecek, iyi parametrelerçıkış sinyali ve yeterince yüksek hız, ev tipi radyasyon izleme cihazlarında iyonlaştırıcı radyasyon sensörleri olarak talep edildiği ortaya çıktı.

Geiger sayaçları en çok algılama yeteneğine sahiptir. farklı şekiller iyonlaştırıcı radyasyon - a, b, g, ultraviyole, x-ışını, nötron. Ancak sayacın gerçek spektral hassasiyeti tasarımına çok bağlıdır. Bu nedenle, a- ve yumuşak b-radyasyonuna duyarlı bir sayacın giriş penceresi oldukça ince olmalıdır; bunun için genellikle 3–10 µm kalınlığında mika kullanılır. Sert b- ve g-radyasyonuna tepki veren bir sayacın balonu genellikle duvar kalınlığı 0,05 .... 0,06 mm olan bir silindir şeklindedir (aynı zamanda sayacın katodu olarak da işlev görür). Röntgen sayaç penceresi berilyumdan yapılmıştır ve ultraviyole penceresi kuvars camdan yapılmıştır.

Sayma hızının Geiger sayacındaki besleme voltajına bağımlılığı

Bor, nötron akısının kolayca saptanabilir a-parçacıklarına dönüştürüldüğü etkileşim üzerine nötron sayacına verilir. Foton radyasyonu - ultraviyole, x-ışını, g-radyasyonu - Geiger sayaçları dolaylı olarak algılar - fotoelektrik etki, Compton etkisi, çift üretiminin etkisi yoluyla; her durumda, katodun malzemesiyle etkileşime giren radyasyon bir elektron akışına dönüştürülür.

Sayaç tarafından algılanan her parçacık, çıkış devresinde kısa bir darbe oluşturur. Birim zamanda ortaya çıkan darbelerin sayısı - Geiger sayacının sayma hızı - iyonlaştırıcı radyasyonun düzeyine ve elektrotlarındaki gerilime bağlıdır. Sayma hızının Upit besleme voltajına karşı standart çizimi yukarıdaki şekilde gösterilmektedir. Burada Uns saymaya başlama gerilimidir; Ung ve Uvg, çalışma alanının alt ve üst sınırlarıdır, sözde plato, üzerinde sayma oranı sayaç besleme voltajından neredeyse bağımsızdır. Çalışma voltajı Ur genellikle bu bölümün ortasında seçilir. Bu moddaki sayım hızı olan Nr'ye karşılık gelir.

Sayma hızının sayacın radyasyona maruz kalma derecesine bağlı olması, ana özelliğidir. Bu bağımlılığın grafiği neredeyse doğrusaldır ve bu nedenle sayacın radyasyon hassasiyeti genellikle darbeler / μR (mikro-röntgen başına darbeler; bu boyut, sayım oranının - darbe / s - radyasyona oranından sonra gelir) cinsinden gösterilir. seviye - μR / s).

Belirtilmediği durumlarda, sayacın radyasyon duyarlılığını diğer son derece önemli parametresine - kendi arka planına göre belirlemek gerekir. Bu, faktörü iki bileşen olan sayma oranının adıdır: dış - doğal radyasyon arka planı ve iç - sayaç tasarımının kendisinde hapsolmuş radyonüklidlerin radyasyonu ve katodunun kendiliğinden elektron emisyonu.

Sayma hızının Geiger sayacındaki gama quanta ("sertlik ile vuruş") enerjisine bağımlılığı

Geiger sayacının bir diğer temel özelliği, radyasyon duyarlılığının iyonlaştırıcı parçacıkların enerjisine ("sertliği") bağlı olmasıdır. Bu bağımlılığın ne ölçüde anlamlı olduğu şekildeki grafikte gösterilmiştir. "Sert seyahat", alınan ölçümlerin doğruluğunu açıkça etkileyecektir.

Geiger sayacının bir çığ cihazı olduğu gerçeğinin de dezavantajları vardır - uyarılmasının temel nedenini böyle bir cihazın tepkisiyle yargılayamazsınız. A-parçacıklarının, elektronların, g-kuantanın etkisi altında Geiger sayacı tarafından üretilen çıkış darbeleri farklı değildir. Parçacıkların kendileri, enerjileri, oluşturdukları ikiz çığlarda tamamen yok olur.

Tablo, yerli üretim halojen Geiger sayaçları için en uygun olan kendi kendine sönen halojen Geiger sayaçları hakkında bilgi vermektedir. Ev aletleri radyasyon kontrolü.

• 1 - çalışma voltajı, V;
• 2 - plato - sayma oranının besleme voltajına düşük bağımlılığı olan alan, V;
• 3 - sayacın kendi geçmişi, imp/s, artık yok;
• 4 - sayacın radyasyon hassasiyeti, darbeler/μR (* - kobalt-60 için);
• 5 - çıkış darbesinin genliği, V, az değil;
• 6 — boyutlar, mm — çap x uzunluk (uzunluk x genişlik x yükseklik);
• 7.1 - sert b - ve g - radyasyon;
• 7.2 - aynı ve yumuşak b - radyasyon;
• 7.3 - aynı ve a - radyasyon;
• 7.4 - g - radyasyon.

1908 yılında Alman fizikçi Hans Wilhelm Geiger tarafından icat edilen, belirleme yapabilen bir cihaz, günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, cihazın yüksek hassasiyeti, çeşitli radyasyonları kaydetme yeteneğidir. Kullanım kolaylığı ve düşük maliyet, radyasyon seviyesini herhangi bir zamanda ve herhangi bir yerde bağımsız olarak ölçmeye karar veren herhangi bir kişi için bir Geiger sayacı satın almayı mümkün kılar. Bu cihaz nedir ve nasıl çalışır?

Geiger sayacının çalışma prensibi

Tasarımı oldukça basittir. Neon ve argondan oluşan bir gaz karışımı, kolayca iyonize olan iki elektrotlu kapalı bir kaba pompalanır. Cihazın gazlı ortamında iyonizasyon işleminin başladığı ana kadar kendi içinde herhangi bir deşarj olayına neden olmayan elektrotlara (400V mertebesinde) beslenir. Dışarıdan gelen parçacıkların görünümü, karşılık gelen alanda hızlanan birincil elektronların gaz ortamın diğer moleküllerini iyonlaştırmaya başlamasına neden olur. Sonuç olarak, etkisi altında Elektrik alanı elektron-iyon bulutunun iletkenliğini keskin bir şekilde artıran yeni elektron ve iyonların çığ benzeri bir oluşumu vardır. Geiger sayacının gaz halindeki ortamında bir deşarj meydana gelir. Belirli bir süre boyunca meydana gelen darbelerin sayısı, tespit edilen parçacıkların sayısı ile doğru orantılıdır. Bu, genel anlamda Geiger sayacının çalışma prensibidir.

Gazlı ortamın geri döndüğü ters işlem ilk durum, kendiliğinden olur. Halojenlerin etkisi altında (genellikle brom veya klor kullanılır), bu ortamda yoğun bir yük rekombinasyonu meydana gelir. Bu işlem çok daha yavaştır ve bu nedenle Geiger sayacının duyarlılığını eski haline getirmek için gereken süre, cihazın çok önemli bir pasaport özelliğidir.

Geiger sayacının çalışma prensibi oldukça basit olmasına rağmen, çoğu iyonlaştırıcı radyasyona cevap verebilmektedir. Çeşitli türler. Bu α-, β-, γ-, ayrıca X-ışını, nötron ve Her şey cihazın tasarımına bağlıdır. Böylece, α- ve yumuşak β-radyasyonunu kaydedebilen bir Geiger sayacının giriş penceresi 3 ila 10 mikron kalınlığında mikadan yapılmıştır. Tespit için berilyumdan ve ultraviyole - kuvarsdan yapılır.

Geiger sayacı nerelerde kullanılır?

Geiger sayacının çalışma prensibi, çoğu modern dozimetrenin çalışmasının temelidir. Bu küçük, nispeten düşük maliyetli cihazlar oldukça hassastır ve sonuçları okunabilir birimlerde gösterebilir. Kullanım kolaylıkları, dozimetri konusunda çok az bilgisi olanlar için bile bu cihazları çalıştırmayı mümkün kılar.

Yeteneklerine ve ölçüm doğruluğuna göre, dozimetreler profesyonel ve ev tipidir. Onların yardımıyla hem açık alanlarda hem de iç mekanlarda mevcut iyonize radyasyon kaynağını zamanında ve etkili bir şekilde belirlemek mümkündür.

Çalışmalarında Geiger sayacının çalışma prensibini kullanan bu cihazlar hem görsel hem de sesli veya titreşimli sinyalleri kullanarak zamanında tehlike sinyali verebilmektedir. Böylece, insan vücuduna zararlı radyasyon olmaması için her zaman yiyecekleri, kıyafetleri kontrol edebilir, mobilyaları, ekipmanları, inşaat malzemelerini vb.

Hoşumuza gitsin ya da gitmesin, radyasyon hayatımıza sıkıca girdi ve gitmeyecek. Hem yararlı hem de tehlikeli olan bu fenomenle yaşamayı öğrenmemiz gerekiyor. Radyasyon kendini görünmez ve algılanamaz radyasyonlar olarak gösterir ve bunları özel aletler olmadan tespit etmek imkansızdır.

Radyasyonun tarihi hakkında biraz

X-ışınları 1895'te keşfedildi. Bir yıl sonra, yine X-ışınlarıyla bağlantılı olarak uranyumun radyoaktivitesi keşfedildi. Bilim adamları, tamamen yeni, şimdiye kadar görülmemiş doğa olayları ile karşı karşıya olduklarını fark ettiler. İlginç bir şekilde, radyasyon olgusu birkaç yıl önce fark edildi, ancak Nikola Tesla ve Edison laboratuvarındaki diğer işçiler X ışınlarından yanıklar almasına rağmen önemsenmedi. Sağlığa zarar her şeye atfedildi, ancak canlının bu kadar dozda hiç karşılaşmadığı ışınlara değil. 20. yüzyılın başlarında radyasyonun hayvanlar üzerindeki zararlı etkileri hakkında makaleler çıkmaya başladı. Buna da, parlak saatler üreten bir fabrikada çalışan "radyum kızlarının" sansasyonel hikayesine kadar önem verilmedi. Sadece dillerinin ucuyla fırçaları ıslatırlar. Bazılarının korkunç kaderi, etik nedenlerle yayınlanmadı bile ve yalnızca doktorların güçlü sinirleri için bir test olarak kaldı.

1939'da, Otto Hahn ve Fritz Strassmann ile birlikte dünyada ilk kez uranyum çekirdeğini bölen insanlardan söz eden fizikçi Lisa Meitner, yanlışlıkla bir zincirleme reaksiyon olasılığı hakkında ağzından kaçırdı ve o andan itibaren 20. yüzyılın kana susamış politikacılarının elbette bir kuruş bile vermeyeceği "barışçıl atom" değil, bir bomba, yani bir bomba yaratma hakkındaki fikirlerin zincirleme reaksiyonu başladı. "Bilen" kişiler bunun neye yol açacağını zaten biliyorlardı ve nükleer silahlanma yarışı başladı.

Geiger-Muller sayacı nasıl ortaya çıktı?

1908'de Ernst Rutherford'un laboratuvarında çalışan Alman fizikçi Hans Geiger, "yüklü parçacık" sayacının çalışma prensibini şu şekilde önerdi: Daha fazla gelişme zaten bilinen iyonlaşma odası elektrik kondansatörü düşük basınçta gazla doldurulur. 1895'ten beri Pierre Curie tarafından gazların elektriksel özelliklerini incelemek için kullanılmaktadır. Geiger, bunu iyonlaştırıcı radyasyonu tespit etmek için kullanma fikrine sahipti çünkü bu radyasyonlar, gazın iyonlaşma derecesi üzerinde doğrudan bir etkiye sahipti.

1928'de Walter Müller, Geiger'in yönetimi altında, çeşitli iyonlaştırıcı parçacıkları kaydetmek için tasarlanmış çeşitli radyasyon sayaçları yaratır. Sayaçların oluşturulması çok acil bir ihtiyaçtı ve bu olmadan radyoaktif materyallerin çalışmasına devam etmek imkansızdı, çünkü deneysel bir bilim olarak fizik, ölçüm aletleri olmadan düşünülemez. Geiger ve Müller, keşfedilen radyasyon türlerinin her birine duyarlı sayaçların oluşturulması üzerinde kasıtlı olarak çalıştılar: α, β ve γ (nötronlar yalnızca 1932'de keşfedildi).

Geiger-Muller sayacı basit, güvenilir, ucuz ve pratik bir radyasyon sensörü olduğunu kanıtladı. Belirli türdeki parçacıkları veya radyasyonu incelemek için en doğru araç olmasa da, iyonlaştırıcı radyasyon yoğunluğunun genel ölçümü için bir araç olarak son derece uygundur. Ve diğer dedektörlerle birlikte fizikçiler tarafından deneylerde en doğru ölçümler için de kullanılır.

iyonlaştırıcı radyasyon

Geiger-Muller sayacının işleyişini daha iyi anlamak için, genel olarak iyonlaştırıcı radyasyon hakkında bilgi sahibi olmakta fayda vardır. Tanım olarak, bir maddenin normal durumunda iyonlaşmasına neden olabilecek her şeyi içerirler. Bu belirli bir miktarda enerji gerektirir. Örneğin, radyo dalgaları ve hatta ultraviyole ışık iyonlaştırıcı radyasyon değildir. Sınır, "yumuşak X-ışını" olarak da bilinen "sert ultraviyole" ile başlar. Bu tip bir foton tipi radyasyondur. Yüksek enerjili fotonlara genellikle gama kuantumu denir.

Ernst Rutherford, iyonlaştırıcı radyasyonu üç türe ayıran ilk kişiydi. Bu, kullanılarak deneysel bir düzenek üzerinde yapıldı. manyetik alan bir boşlukta. Daha sonra şu ortaya çıktı:

α - helyum atomlarının çekirdeği
β - yüksek enerjili elektronlar
γ - gama niceliği (fotonlar)

Daha sonra nötronlar keşfedildi. Alfa parçacıkları sıradan kağıt tarafından bile kolayca tutulur, beta parçacıkları biraz daha fazla nüfuz etme gücüne sahiptir ve gama ışınları en yüksek güce sahiptir. En tehlikeli nötronlar (havada onlarca metre uzaklıkta!). Elektriksel nötr olmaları nedeniyle, madde moleküllerinin elektron kabukları ile etkileşime girmezler. Ancak, olasılığı oldukça yüksek olan atom çekirdeğine girdikten sonra, kural olarak radyoaktif izotopların oluşumu ile kararsızlığına ve bozulmasına yol açarlar. Ve zaten sırayla çürüyenler, iyonlaştırıcı radyasyonun tüm "buketini" oluştururlar. Hepsinden kötüsü, ışınlanan nesne veya canlı organizmanın kendisi saatlerce ve günlerce bir radyasyon kaynağı haline gelir.

Geiger-Muller sayacının cihazı ve çalışma prensibi

Bir gaz deşarjlı Geiger-Muller sayacı, kural olarak, havanın boşaltıldığı sızdırmaz bir tüp, cam veya metal şeklinde yapılır ve bunun yerine inert bir gaz (neon veya argon veya bunların bir karışımı) eklenir. düşük basınç altında, halojen veya alkol karışımı ile. Tüpün ekseni boyunca ince bir tel gerilir ve onunla eş eksenli olarak metal bir silindir yerleştirilir. Hem tüp hem de tel elektrotlardır: tüp katottur ve tel anottur. Kaynaktan gelen eksi katoda bağlanır sabit voltaj ve anoda - büyük bir aracılığıyla sabit direnç- artı bir sabit voltaj kaynağından. Elektriksel olarak, orta noktasında (direncin birleşimi ve sayacın anodu) voltajın kaynaktaki voltaja neredeyse eşit olduğu bir voltaj bölücü elde edilir. Genellikle birkaç yüz volttur.

İyonlaştırıcı bir parçacık tüpün içinden geçtiğinde, halihazırda yüksek yoğunluklu elektrik alanında bulunan inert gazın atomları bu parçacıkla çarpışmalar yaşar. Çarpışma sırasında parçacığın verdiği enerji, elektronları gaz atomlarından ayırmaya yeterlidir. Ortaya çıkan ikincil elektronların kendileri yeni çarpışmalar oluşturma yeteneğine sahiptir ve bu nedenle, bütün bir elektron ve iyon çığı elde edilir. Bir elektrik alanının etkisi altında, elektronlar anoda doğru ve pozitif yüklü gaz iyonları - tüpün katoduna doğru hızlanır. Böylece bir elektrik akımı oluşur. Ancak parçacığın enerjisi, tamamen veya kısmen çarpışmalara zaten harcandığından (parçacık tüpün içinden uçtu), iyonize gaz atomlarının arzı da sona eriyor, bu arzu edilen ve bazı ek önlemlerle sağlanıyor. sayaçların parametrelerini analiz ederken tartışacaktır.

Yüklü bir parçacık Geiger-Muller sayacına girdiğinde, ortaya çıkan akım ve bununla birlikte yukarıda tartışılan voltaj bölücünün orta noktasındaki voltaj nedeniyle tüpün direnci düşer. Ardından, direncindeki artış nedeniyle tüpün direnci geri yüklenir ve voltaj tekrar aynı olur. Böylece negatif bir voltaj darbesi elde ederiz. Momentaları sayarak, geçen parçacıkların sayısını tahmin edebiliriz. Anodun yakınındaki elektrik alan kuvveti, sayacı daha hassas hale getiren küçük boyutundan dolayı özellikle yüksektir.

Geiger-Muller sayaçlarının tasarımları

Modern Geiger-Muller sayaçları iki ana versiyonda mevcuttur: "klasik" ve düz. Klasik tezgah, oluklu ince duvarlı metal bir borudan yapılmıştır. Tezgahın oluklu yüzeyi, boruyu sert, dış atmosferik basınca dayanıklı hale getirir ve etkisi altında çökmesine izin vermez. Tüpün uçlarında camdan veya ısıyla sertleşen plastikten yapılmış sızdırmazlık izolatörleri vardır. Ayrıca alet devresine bağlanmak için terminal kapakları içerirler. Tüp, elbette sonuçları dışında, dayanıklı bir yalıtım verniği ile işaretlenmiş ve kaplanmıştır. Uçların polaritesi de işaretlenmiştir. Bu, özellikle beta ve gama olmak üzere tüm iyonlaştırıcı radyasyon türleri için evrensel bir sayaçtır.

Yumuşak β-radyasyonuna duyarlı sayaçlar farklı yapılır. β-parçacıklarının kısa menzili nedeniyle, beta radyasyonunu zayıf bir şekilde geciktiren mika pencereli düz hale getirilmeleri gerekir, böyle bir sayaç için seçeneklerden biri bir radyasyon sensörüdür. BETA-2. Metrelerin diğer tüm özellikleri, yapıldıkları malzemeler tarafından belirlenir.

Gama radyasyonunu kaydetmek için tasarlanmış sayaçlar, büyük bir yük numarasına sahip metallerden yapılmış bir katot içerir veya bu tür metallerle kaplanır. Gaz, gama fotonları tarafından son derece zayıf bir şekilde iyonize edilir. Ancak öte yandan, gama fotonları, uygun şekilde seçilirse, katottan birçok ikincil elektronu atabilir. Beta parçacıkları için Geiger-Muller sayaçları, çok fazla enerji almış sıradan elektronlar oldukları için parçacıkların daha iyi geçirgenliği için ince pencerelerle yapılmıştır. Madde ile çok iyi etkileşime girerler ve bu enerjiyi hızla kaybederler.

Alfa parçacıkları söz konusu olduğunda durum daha da kötüdür. Bu nedenle, birkaç MeV mertebesindeki çok iyi bir enerjiye rağmen, alfa parçacıkları yoldaki moleküllerle çok güçlü bir şekilde etkileşime girer ve hızla enerji kaybeder. Madde bir ormanla ve bir mermi ile bir elektronla karşılaştırılırsa, o zaman alfa parçacıklarının bir ormanda patlayan bir tankla karşılaştırılması gerekecektir. Bununla birlikte, sıradan bir sayaç a-radyasyonuna iyi yanıt verir, ancak yalnızca birkaç santimetreye kadar bir mesafede.

İyonlaştırıcı radyasyon seviyesinin objektif bir değerlendirmesi için dozimetreler genel kullanıma yönelik sayaçlarda genellikle paralel çalışan iki sayaç bulunur. Biri α ve β radyasyona, ikincisi γ ışınlarına daha duyarlıdır. Dozimetrede iki sayacın kullanımı için böyle bir şema uygulanmaktadır. RADEX RD1008 ve dozimetre-radyometrede RADEX MKS-1009 sayacın kurulu olduğu BETA-2 Ve BETA-2M. Bazen sayaçların arasına kadmiyum katkısı içeren bir alaşımdan yapılmış bir çubuk veya levha yerleştirilir. Nötronlar böyle bir çubuğa çarptığında, kaydedilen γ-radyasyonu meydana gelir. Bu, basit Geiger sayaçlarının pratik olarak duyarsız olduğu nötron radyasyonunu tespit edebilmek için yapılır. Başka bir yol, vücudu (katod) nötronlara duyarlılık kazandırabilen safsızlıklarla kaplamaktır.

Halojenler (klor, brom) deşarjı hızlı bir şekilde söndürmek için gazla karıştırılır. Alkol buharları aynı amaca hizmet eder, ancak bu durumda alkol kısa ömürlüdür (bu genellikle alkolün bir özelliğidir) ve "ayılma" sayacı sürekli "çalmaya" başlar, yani belirtilen modda çalışamaz. Bu, çok fazla olmayan 1e9 darbelerinin (milyar) kaydından sonra bir yerde olur. Halojen sayaçlar çok daha dayanıklıdır.

Geiger sayaçlarının parametreleri ve çalışma modları

Geiger sayaçlarının hassasiyeti.

Sayacın duyarlılığı, örnek bir kaynaktan gelen mikro-röntgen sayısının bu radyasyonun neden olduğu atım sayısına oranıyla tahmin edilir. Geiger sayaçları parçacık enerjisini ölçmek için tasarlanmadığından doğru bir tahmin yapmak zordur. Sayaçlar, standart izotop kaynaklarına göre kalibre edilmiştir. bu not alınmalı verilen parametre de farklı şekiller sayaçlar büyük ölçüde değişebilir, aşağıda en yaygın Geiger-Muller sayaçlarının parametreleri verilmiştir:

Geiger-Müller sayacı Beta 2- 160 ÷ 240 gösterim / µR

Geiger-Müller sayacı Beta 1- 96 ÷ 144 gösterim / µR

Geiger-Müller sayacı SBM-20- 60 ÷ 75 darbe / µR

Geiger-Müller sayacı SBM-21- 6,5 ÷ 9,5 imp/µR

Geiger-Müller sayacı SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imp/µR

Giriş penceresi alanı veya çalışma alanı

Radyasyon sensörünün radyoaktif parçacıkların uçtuğu alanı. Bu özellik doğrudan sensörün boyutlarıyla ilgilidir. Alan ne kadar büyük olursa, Geiger-Muller sayacı o kadar çok parçacık yakalar. Genellikle bu parametre santimetre kare olarak belirtilir.

Geiger-Müller sayacı Beta 2- 13,8 cm2

Geiger-Müller sayacı Beta 1- 7 cm2

Bu voltaj, çalışma karakteristiğinin yaklaşık olarak ortasına karşılık gelir. Çalışma özelliği, kaydedilen darbe sayısının gerilime bağımlılığının düz bir parçasıdır, bu nedenle "plato" olarak da adlandırılır. Bu noktada en yüksek çalışma hızına (üst ölçüm limiti) ulaşılır. Tipik değer 400 V.

Sayacın çalışma özelliğinin genişliği.

Karakteristiğin düz kısmındaki kıvılcım kırılma gerilimi ile çıkış gerilimi arasındaki farktır. Tipik değer 100 V'tur.

Sayacın çalışma karakteristiğinin eğimi.

Eğim, volt başına darbe yüzdesi olarak ölçülür. Ölçümlerin istatistiksel hatasını karakterize eder (darbe sayısını sayarak). Tipik değer %0,15'tir.

Sayacın izin verilen çalışma sıcaklığı.

Genel amaçlı sayaçlar için -50 ... +70 santigrat derece. Sayaç haznelerde, kanallarda ve karmaşık ekipmanın diğer yerlerinde çalışıyorsa bu çok önemli bir parametredir: hızlandırıcılar, reaktörler vb.

Sayacın çalışma kaynağı.

Sayacın, okumalarının yanlış olmaya başladığı andan önce kaydettiği toplam darbe sayısı. Organik katkılı cihazlar için kendi kendine sönme genellikle 1e9'dur (onun dokuzuncu kuvveti veya bir milyar). Kaynak, yalnızca ölçüm cihazına çalışma voltajı uygulandığında dikkate alınır. Sayaç basitçe saklanırsa, bu kaynak tüketilmez.

Sayacın ölü zamanı.

Bu, sayacın geçen bir parçacık tarafından tetiklendikten sonra akımı ilettiği süredir (geri kazanım süresi). Böyle bir sürenin varlığı, darbe frekansının bir üst sınırı olduğu anlamına gelir ve bu da ölçüm aralığını sınırlar. Tipik bir değer 1e-4 s, yani on mikrosaniyedir.

Ölü zaman nedeniyle, sensörün "ölçek dışı" olabileceği ve en tehlikeli anda (örneğin, üretimde kendiliğinden bir zincirleme reaksiyon) sessiz kalabileceği belirtilmelidir. Bu tür durumlar olmuştur ve bunlarla mücadele etmek için acil durum alarm sistemlerinin sensörlerinin bir kısmını kaplayan kurşun ekranlar kullanılmıştır.

Özel sayaç arka planı.

Sayaçların kalitesini değerlendirmek için kalın duvarlı kurşun haznelerde ölçülmüştür. Tipik değer dakikada 1 ... 2 darbe.

Geiger sayaçlarının pratik uygulaması

Sovyet ve şimdi Rus endüstrisi birçok türde Geiger-Muller sayacı üretiyor. İşte bazı yaygın markalar: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, Gamma serisinin sayaçları, serinin son sayaçları " Beta' ve diğerleri var. Hepsi radyasyonu kontrol etmek ve ölçmek için kullanılır: nükleer endüstri tesislerinde, bilim ve eğitim kurumlarında, sivil savunmada, tıpta ve hatta günlük yaşamda. Çernobil kazasından sonra, ev tipi dozimetreler daha önce nüfus tarafından adıyla bile bilinmeyen , çok popüler hale geldi. Birçok ev tipi dozimetre markası ortaya çıktı. Hepsi radyasyon sensörü olarak Geiger-Muller sayacını kullanıyor. Ev tipi dozimetrelerde bir ila iki tüp veya son sayaç takılır.

RADYASYON MİKTARLARININ ÖLÇÜ BİRİMLERİ

Uzun bir süre boyunca, ölçüm birimi P (röntgen) yaygındı. Ancak SI sistemine geçerken diğer birimler karşımıza çıkıyor. Röntgen, kuru havada oluşan iyonların sayısı ile ifade edilen bir maruz kalma dozu birimi, "radyasyon miktarı"dır. 1 R dozunda, 1 cm3 havada 2.082e9 çift iyon oluşur (bu, 1 CGSE şarj birimine karşılık gelir). SI sisteminde maruz kalma dozu, kilogram başına kulomb cinsinden ifade edilir ve X-ışınları ile bu, aşağıdaki denklemle ilişkilidir:

1 C/kg = 3876 R

Absorbe edilen radyasyon dozu kilogram başına joule olarak ölçülür ve Gray olarak adlandırılır. Bu, eskimiş rad birimini değiştirmek içindir. Absorbe edilen doz hızı, saniyede gri olarak ölçülür. Daha önce saniye başına röntgen olarak ölçülen maruz kalma doz oranı (EDR), şimdi kilogram başına amper cinsinden ölçülmektedir. Emilen dozun 1 Gy (Gray) ve radyasyon kalite faktörünün 1 olduğu eşdeğer radyasyon dozuna Sievert denir. Rem (bir röntgenin biyolojik eşdeğeri), bir sievert'in yüzde biridir ve artık modası geçmiş kabul edilmektedir. Bununla birlikte, bugün bile tüm eski birimler çok aktif olarak kullanılmaktadır.

Radyasyon ölçümlerinde temel kavramlar doz ve güçtür. Doz, bir maddenin iyonlaşma sürecindeki temel yüklerin sayısıdır ve güç, birim zaman başına doz oluşum hızıdır. Ve hangi birimlerde ifade edildiği bir zevk ve rahatlık meselesidir.

En küçük doz bile vücut üzerindeki uzun vadeli etkileri açısından tehlikelidir. Risk hesaplaması oldukça basittir. Örneğin, dozimetreniz saatte 300 miliröntgen gösteriyor. Bu yerde bir gün kalırsanız, 24 * 0.3 = 7.2 röntgen dozu alırsınız. Bu tehlikeli ve bir an önce buradan gitmeniz gerekiyor. Genel olarak, zayıf radyasyonu bile keşfettikten sonra, ondan uzaklaşmalı ve uzaktan bile kontrol etmelisiniz. "Sizi takip ediyorsa", "tebrik edebilirsiniz", nötronlarla vuruldunuz. Ve her dozimetre bunlara yanıt veremez.

Radyasyon kaynakları için, birim zamandaki bozulma sayısını karakterize eden bir değer kullanılır, buna aktivite denir ve ayrıca birçok farklı birimde ölçülür: curie, becquerel, rutherford ve diğerleri. Yeterli zaman ayrımı ile iki kez ölçülen aktivite miktarı azalırsa, radyoaktif bozunma yasasına göre kaynağın yeterince güvenli hale geldiği zamanı hesaplamanıza olanak tanır.

Geiger sayacı, radyasyonu ölçmek için ana sensördür. Gama, alfa, beta radyasyonu ve x-ışınlarını kaydeder. İyonizasyon odaları gibi diğer radyasyon kaydı yöntemleriyle karşılaştırıldığında en yüksek hassasiyete sahiptir. Her yerde bulunmasının ana nedeni budur. Radyasyonu ölçmek için diğer sensörler çok nadiren kullanılır. Hemen hemen tüm dozimetrik kontrol cihazları Geiger sayaçlarına dayalıdır. Seri üretiliyorlar ve cihazlar var çeşitli seviyeler: askeri kabul dozimetrelerinden Çin tüketim mallarına. Artık radyasyon ölçmek için herhangi bir cihaz satın almak sorun değil.

Yakın zamana kadar, dozimetrik araçların her yerde yaygın bir dağılımı yoktu. Böylece 1986'da Çernobil kazası sırasında, nüfusun herhangi bir dozimetrik keşif cihazına sahip olmadığı ortaya çıktı ve bu arada, felaketin sonuçlarını daha da ağırlaştırdı. Aynı zamanda amatör radyoculuk ve teknik yaratıcılık çevrelerinin yaygınlaşmasına rağmen Geiger sayaçları mağazalarda satılmadığından ev yapımı dozimetrelerin imalatı imkansızdı.

Geiger sayaçlarının çalışma prensibi

Bu, son derece basit bir çalışma prensibine sahip bir elektrovakum cihazıdır. Radyasyon sensörü, seyreltilmiş inert bir gazla doldurulmuş, metal kaplamalı bir metal veya cam haznedir. Odanın ortasına bir elektrot yerleştirilmiştir. Odanın dış duvarları kaynağa bağlıdır. yüksek voltaj(genellikle 400 volt). İç elektrot - hassas amplifikatöre. İyonlaştırıcı radyasyon (radyasyon) bir parçacık akışıdır. Kelimenin tam anlamıyla yüksek voltajlı katottan anot filamanlarına elektron taşırlar. Üzerinde basitçe bir voltaj indüklenir ve bu, onu bir amplifikatöre bağlayarak zaten ölçülebilir.

Geiger sayacının yüksek hassasiyeti çığ etkisinden kaynaklanmaktadır. Amplifikatörün çıkışta kaydettiği enerji, iyonlaştırıcı radyasyon kaynağının enerjisi değildir. Bu, dozimetrenin kendisinin yüksek voltajlı güç kaynağının enerjisidir. Nüfuz eden parçacık yalnızca bir elektron taşır (metre tarafından kaydedilen bir akıma dönüşen bir enerji yükü). Elektrotlar arasına soy gazlardan oluşan bir gaz karışımı sokuldu: argon, neon. Yüksek voltajlı deşarjları söndürmek için tasarlanmıştır. Böyle bir boşalma meydana gelirse, yanlış alarm tezgah. Sonraki ölçüm devresi bu tür ani artışları dikkate almaz. Ayrıca, yüksek voltajlı güç kaynağı da bunlardan korunmalıdır.

Geiger sayacındaki güç kaynağı devresi, 400 voltluk bir çıkış voltajında ​​birkaç mikro amperlik bir çıkış akımı sağlar. Besleme voltajının tam değeri, her sayaç markası için teknik özelliklerine göre ayarlanır.

Geiger sayaçlarının yetenekleri, hassasiyet, algılanan radyasyon

Bir Geiger sayacı kullanarak, gama ve beta radyasyonunu yüksek doğrulukla kaydetmek ve ölçmek mümkündür. Ne yazık ki, radyasyonun türünü doğrudan tanımak mümkün değildir. Bu, sensör ile incelenen nesne veya alan arasına bariyerler yerleştirilerek dolaylı olarak yapılır. Gama ışınları oldukça geçirgendir ve arka planları değişmez. Dozimetre beta radyasyonu tespit ederse, ince bir metal levhadan bile bir ayırıcı bariyerin kurulması beta partiküllerinin akışını neredeyse tamamen engelleyecektir.

Geçmişte yaygın olan DP-22, DP-24 bireysel dozimetre setleri Geiger sayaçları kullanmıyordu. Bunun yerine orada bir iyonizasyon odası sensörü kullanıldı, bu nedenle hassasiyet çok düşüktü. Geiger sayaçlarına dayalı modern dozimetrik cihazlar binlerce kat daha hassastır. Güneş radyasyonu arka planındaki doğal değişiklikleri kaydetmek için kullanılabilirler.

Geiger sayacının dikkate değer bir özelliği, gereken seviyeden onlarca ve yüzlerce kat daha yüksek olan hassasiyetidir. Tamamen korunan bir kurşun odasında bir sayaç açılırsa, çok büyük bir doğal radyasyon arka planı gösterecektir. Bu göstergeler, birçok kişi tarafından doğrulanmış olan ölçüm cihazının kendisinin bir tasarım hatası değildir. laboratuvar araştırması. Bu tür veriler, doğal kozmik radyasyon arka planının bir sonucudur. Deney sadece Geiger sayacının ne kadar hassas olduğunu gösteriyor.

Özellikle bu parametrenin ölçümü için, teknik özellikler "nabız sayacının hassasiyeti μr" (mikrosaniye başına darbeler) değerini gösterir. Bu darbelerin sayısı arttıkça hassasiyet artar.

Geiger sayacı, dozimetre devresi ile radyasyon ölçümü

Dozimetre devresi iki fonksiyonel modüle ayrılabilir: yüksek voltajlı güç kaynağı ve ölçüm devresi. Yüksek voltajlı güç kaynağı - analog devre. Dijital dozimetrelerdeki ölçüm modülü her zaman dijitaldir. Bu, karşılık gelen değeri cihazın ölçeğinde sayılar şeklinde gösteren bir darbe sayacıdır. Radyasyon dozunu ölçmek için dakikada, 10, 15 saniyedeki darbeleri veya diğer değerleri saymak gerekir. Mikrodenetleyici, darbe sayısını standart radyasyon birimlerinde dozimetre ölçeğinde belirli bir değere dönüştürür. İşte en yaygın olanları:

• röntgen (genellikle mikro-röntgen kullanılır);
• Sievert (mikrosievert - mSv);
• Gri, mutlu
• mikrovat/m2 cinsinden akı yoğunluğu.

Sievert, radyasyonu ölçmek için en yaygın kullanılan birimdir. Tüm normlar onunla ilişkilidir, ek yeniden hesaplama gerekmez. Rem - radyasyonun biyolojik nesneler üzerindeki etkisini belirlemek için bir birim.

Bir gaz deşarjlı Geiger sayacının yarı iletken radyasyon sensörü ile karşılaştırılması

Geiger sayacı bir gaz boşaltma cihazıdır ve mikroelektronikteki mevcut eğilim, onlardan her yerde kurtulmaktır. Düzinelerce yarı iletken radyasyon sensörü geliştirilmiştir. Onlar tarafından kaydedilen radyasyon arka planı seviyesi, Geiger sayaçlarından çok daha yüksektir. Bir yarı iletken sensörün hassasiyeti daha kötüdür, ancak başka bir avantajı vardır - verimlilik. Yarı iletkenler yüksek voltaj gücü gerektirmez. Portatif pille çalışan dozimetreler için çok uygundurlar. Diğer bir avantaj ise alfa parçacıklarının kaydedilmesidir. Sayacın gaz hacmi yarı iletken bir sensörden çok daha büyüktür, ancak boyutları taşınabilir ekipman için bile kabul edilebilir düzeydedir.

Alfa, beta ve gama radyasyonunun ölçümü

Gama radyasyonu ölçülmesi en kolay olanıdır. Bu, bir foton akışı olan elektromanyetik radyasyondur (ışık aynı zamanda bir foton akışıdır). Işığın aksine, çok daha fazlasına sahiptir. yüksek frekans ve çok kısa dalga boyu. Bu, atomların içinden geçmesine izin verir. Sivil savunmada, gama radyasyonu nüfuz eden radyasyondur. Evlerin, arabaların, çeşitli yapıların duvarlarına nüfuz eder ve yalnızca birkaç metre uzunluğunda bir toprak veya beton tabakası tarafından tutulur. Gama niceliğinin kaydı, dozimetrenin güneşin doğal gama radyasyonuna göre kalibrasyonu ile gerçekleştirilir. Radyasyon kaynakları gerekli değildir. Beta ve alfa radyasyonu ile tamamen farklı bir konudur.

İyonlaştırıcı radyasyon α (alfa radyasyonu) dış nesnelerden geliyorsa, o zaman neredeyse güvenlidir ve bir Helyum atomu çekirdeği akışını temsil eder. Bu parçacıkların aralığı ve geçirgenliği, ortamın geçirgenliğine bağlı olarak küçüktür - birkaç mikrometre (maksimum milimetre) -. Bu özelliğinden dolayı Geiger sayacı tarafından neredeyse kaydedilmez. Aynı zamanda, alfa radyasyonunun kaydı önemlidir, çünkü bu parçacıklar vücuda hava, yiyecek ve su ile nüfuz ettiklerinde son derece tehlikelidir. Karar vermeleri için sınırlı ölçüde Geiger sayaçları kullanılır. Özel yarı iletken sensörler daha yaygındır.

Beta radyasyonu, Geiger sayacı tarafından mükemmel bir şekilde kaydedilir, çünkü beta parçacığı bir elektrondur. Atmosferde yüzlerce metre yol alabilir, ancak metal yüzeyler tarafından iyi emilir. Bu bakımdan Geiger sayacının mika pencereli olması gerekir. Metal hazne, küçük bir duvar kalınlığı ile yapılır. Dahili gazın bileşimi, küçük bir basınç düşüşü sağlayacak şekilde seçilir. Beta radyasyonu detektörü uzak bir sondaya yerleştirilir. Günlük yaşamda bu tür dozimetreler çok yaygın değildir. Bunlar çoğunlukla askeri ürünlerdir.

Geiger sayaçlı kişisel dozimetre

Bu sınıftaki cihazlar, iyonizasyon odacıklı eski modellerin aksine yüksek hassasiyete sahiptir. Güvenilir modeller birçok yerli üretici tarafından sunulmaktadır: Terra, MKS-05, DKR, Radex, RKS. Bunların tümü, standart ölçü birimlerinde ekrana veri çıkışı olan bağımsız cihazlardır. Birikmiş radyasyon dozunu ve anlık arka plan seviyesini görüntülemek için bir mod vardır.

Gelecek vaat eden bir yön, bir akıllı telefona ev tipi bir dozimetre ekidir. Bu tür cihazlar yabancı üreticiler tarafından üretilmektedir. zenginleri var Tekniksel kabiliyetler, günler, haftalar, aylar için okumaları saklama, hesaplama, yeniden hesaplama ve radyasyonu toplama işlevi vardır. Şimdiye kadar düşük üretim hacimleri nedeniyle bu cihazların maliyeti oldukça yüksek.

Ev yapımı dozimetreler, neden gerekli?

Geiger sayacı, dozimetrenin özel bir öğesidir ve hiçbir şekilde erişilemez. kendi kendine üretim. Ayrıca sadece dozimetrelerde bulunur veya radyo mağazalarında ayrıca satılır. Bu sensör mevcutsa, dozimetrenin diğer tüm bileşenleri, çeşitli sensörlerin parçalarından bağımsız olarak monte edilebilir. tüketici elektroniği: televizyonlar, anakartlar ve diğerleri Şu anda amatör radyo sitelerinde ve forumlarda yaklaşık bir düzine tasarım sunuluyor. Kurulum ve hata ayıklama için ayrıntılı kılavuzlara sahip en gelişmiş seçenekler olduğu için bunları toplamaya değer.

Geiger sayacı anahtarlama devresi her zaman bir yüksek voltaj kaynağının varlığını ima eder. Sayacın tipik çalışma voltajı 400 volttur. Bloke edici jeneratör devresine göre elde edilir ve bu dozimetre devresinin en karmaşık elemanıdır. Sayacın çıkışı, düşük frekanslı bir amplifikatöre bağlanabilir ve hoparlördeki tıklamaları sayabilir. Böyle bir dozimetre, üretim için neredeyse hiç zamanın olmadığı acil durumlarda monte edilir. Teorik olarak, bir Geiger sayacının çıkışı, bilgisayar gibi ev aletlerinin ses girişine bağlanabilir.

Doğru ölçümler için uygun ev yapımı dozimetrelerin tümü mikrodenetleyiciler üzerine monte edilmiştir. Program hazır olarak kaydedildiğinden, burada programlama becerilerine gerek yoktur. serbest erişim. Buradaki zorluklar ev elektroniği üretimi için tipiktir: baskılı devre kartı, radyo bileşenlerinin lehimlenmesi, gövde imalatı. Bütün bunlar küçük bir atölyede çözülür. Geiger sayaçlarından ev yapımı dozimetreler şu durumlarda yapılır:

• hazır bir dozimetre satın almanın bir yolu yoktur;
• özel özelliklere sahip bir cihaza ihtiyacınız var;
• dozimetrenin yapım ve ayar sürecini incelemek gerekir.

Ev yapımı bir dozimetre, başka bir dozimetre kullanılarak doğal arka plana göre kalibre edilir. Bu, inşaat sürecini tamamlar.

Herhangi bir sorunuz varsa - bunları makalenin altındaki yorumlarda bırakın. Biz veya ziyaretçilerimiz onlara cevap vermekten mutluluk duyacağız.