Счетчик гейгера-мюллера: история создания, принципы работы и назначение. для чего счетчик гейгера

Что такое дозиметр?

Как уже упоминалось выше, счетчик Гигера является неотъемлемой частью додзё. Измеритель определяет наличие ионизирующего излучения, в то время как досье определяет накопленную дозу ионизирующего излучения. Не путайте дозиметр с радиометром. Он показывает скорость излучения в определенный момент времени.

Часто используется в быту для контроля ионизирующего излучения в помещениях, предметах и продуктах питания. Дозировка рассчитывается в микрорентгенах в час (MR/H). Допустимые уровни гамма-фона в Москве и других городах составляют от 10 до 30 микрогрупп в час. Если Dossi показывает более высокие значения — следует позвать на помощь, покинуть опасную зону или держаться подальше от радиоактивных объектов.

Если вас интересуют новости науки и техники, следите за нашим потоком телеграмм. Там вы найдете объявления о последних новостях на нашем сайте!

Проведение измерений. П.1. Определение мощности эквивалентной дозы естественного радиационного фона.

Для определения
γ-фона окружающей среды выделим
(относительно каких-либо объектов (тел))
две точки А, К, расположенные друг от
друга на расстоянии ~1 метр, и, не касаясь
тел,

Нейтроны,
взаимодействуя с атомами катода,
порождают заряженные микрочастицы
(осколки ядер). Гамма излучение

взаимодействует
главным образом с веществом (атомами)
катода, порождая фотонное излучение,
которое далее ионизирует молекулы газа.

Как только в
объеме счетчика появляются ионы, то под
действием анодно-катодного электрического
поля начнется движение зарядов.

Вблизи анода
линии напряженности электрического
поля резко сгущаются (следствие малого
диаметра нити анода), напряженность
поля резко возрастает. Электроны, подходя
к нити, получают большое ускорение,
возникает
ударная ионизация
нейтральных молекул газа

, вдоль
нити распространяется самостоятельный
коронный разряд.

За счет энергии
этого разряда, энергия первоначального
импульса частиц резко усиливается (до
10
8
раз). При распространении
коронного разряда часть зарядов будет
медленно стекать через большое
сопротивление
R
н
~10
6

Ом (рис.1). В цепи детектора на сопротивлении
R
н
будут
возникать импульсы тока, пропорциональный
исходному потоку частиц. Возникший
импульс тока передается на накопительную
емкость С
V

(С~10
3
пикофарад), далее
усиливается и регистрируется пересчетной
схемой Р.

Наличие большого
сопротивления
R
н

в цепи детектора приводит к тому, что
на аноде будут скапливаться отрицательные
заряды. Напряженность электрического
поля анода будет понижаться и в какой-то
момент ударная ионизация прервется,
разряд затухнет.

Важную роль в
гашении возникшего газового разряда
играют галогены, находящиеся в газе
счетчика. Потенциал ионизации галогенов
ниже, чем у инертных газов, поэтому атомы
галогенов активнее «поглощают» фотоны,
вызывающие самостоятельный разряд,
переводя эту энергию в энергию диссипации,
гася тем самостоятельный разряд.

После того как
ударная ионизация (и коронный разряд)
прервется, начинается процесс
восстановление газа в исходное (рабочее)
состояние. В течение этого времени
счетчик не работает, т.е. не регистрирует
пролетающие частицы. Этот промежуток

времени называется
«мертвым временем» (временем
восстановления). Для счетчика Г-М
мертвое время = Δ
t
~10
-4

секунды.

Счетчик Г-М
реагирует на попадание каждой заряженной
частицы, не различая их по энергиям, но,
если мощность падаю

щего излучения
неизменна, то скорость счета импульсов
оказывается пропорциональна мощности
излучения, и счетчик можно будет
проградуировать в единицах доз излучения.

Качество
газоразрядного самогасящегося детектора
определяется зависимостью средней
частоты импульсов
N

в единицу времени от напряжения
U

на его электродах при неизменной
интенсивности излучения. Эта функциональная
зависимость называется счетной
характеристикой детектора (рис.2).

Как следует из
рисунка 2, при
U
U
1

приложенного напряжения недостаточно
для возникновения газового разряда при
попадании в детектор заряженной частицы
или гамма-кванта. Начиная с напряжения
U
В
>
U
2

в счетчике возникает ударная ионизация,
вдоль катода распространяется коронный
разряд, счетчик фиксирует пролет почти
каждой частицы. С ростом
U
В

до
U
3

(см. рис. 2) число фиксируемых импульсов
несколько увеличивается, что связано
с некоторым увеличением степени ионизации
газа счетчика. У хорошего счетчика Г-М
участок графика от
U
2

до
U
Р

почти не зависит от
U
В
,
т.е. идет параллельно оси
U
В
,
средняя частота импульсов почти не
зависит
U
В
.

Рис. 2. Счетная
характеристика газоразрядного
самогасящегося детектора.

3. Относительная
погрешность приборов при измерении Р
н

: δР
н
= ±30%.

Поясним, как
импульс счетчика преобразуются в
показания дозы мощности излучений.

Доказывается,
что при неизменной мощности излучений
скорость счета импульсов пропорциональна
мощности излучений (измеряемой дозе).
На этом принципе основывается измерение
дозы мощности радиации.

Как только в
счетчике возникает импульс, сигнал этот
передается в блок пересчета, где
фильтруется по длительности, амплитуде,
суммируется и результат передается на
дисплей счетчика в единицах дозы
мощности.

Соответствие
между скоростью счета и измеряемой
мощностью, т.е. градуировка дозиметра
производится (на заводе) по известному
источнику радиации С
s
137

.

Возможности счетчиков Гейгера, чувствительность, регистрируемые излучения

С помощью счетчика Гейгера можно с высокой точностью регистрировать и измерять гамма- и бета-излучение. К сожалению, напрямую определить тип излучения невозможно. Это делается косвенно путем установки барьеров между датчиком и рассматриваемым объектом или землей. Гамма-лучи очень проницаемы, и их фон не меняется. Если дозиметр обнаруживает бета-излучение, установка разделительного барьера даже из тонкого листа металла почти полностью заблокирует поток бета-частиц.

Примечательной особенностью счетчика Гейгера является его чувствительность, в десятки и сотни раз превышающая необходимый уровень. Если вы включите измеритель в полностью защищенной свинцовой камере, он покажет огромный естественный радиационный фон. Эти показания не являются недостатком конструкции самого счетчика, что было подтверждено многочисленными лабораторными испытаниями. Эти данные являются следствием космического фона естественной радиации. Эксперимент только показывает, насколько чувствителен счетчик Гейгера.

В частности, для измерения этого параметра в технических условиях указывается значение «чувствительности счетчика микросекунд имп» (импульсов в микросекунду). Чем больше этих импульсов, тем выше чувствительность.

Измерение радиации счетчиком Гейгера, схема дозиметра

Схема дозиметра может быть разделена на два функциональных модуля: блок питания высокого напряжения и измерительную схему. Источник питания высокого напряжения — аналоговая схема. Измерительный модуль на цифровых дозиметрах всегда цифровой. Это счетчик импульсов, отображающий соответствующее значение в виде чисел на шкале устройства. Для измерения дозы облучения необходимо считать количество импульсов в минуту, 10, 15 секунд или другие значения. Микроконтроллер преобразует количество импульсов в определенное значение на шкале дозиметра в стандартных единицах измерения излучения. Наиболее распространены:

• рентген (обычно используется микрорентген);
• Зиверт (микрозиверт — мЗв);
• Рем;
• Серый, счастливый
• плотность потока в микроваттах / м2.

Сравнение газоразрядного счетчика Гейгера с полупроводниковым датчиком радиации

Счетчик Гейгера — это газоразрядное устройство, и современная тенденция в микроэлектронике устраняет их повсеместно. Разработаны десятки вариантов полупроводниковых датчиков излучения. Регистрируемый ими уровень радиационного фона намного выше, чем у счетчиков Гейгера. Чувствительность полупроводникового сенсора хуже, но есть еще одно преимущество: экономия. Полупроводники не требуют высокого напряжения. Они особенно подходят для портативных дозиметров с батарейным питанием. Еще одно преимущество — регистрация альфа-частиц. Газовый объем счетчика значительно больше, чем у полупроводникового датчика, но его размер по-прежнему приемлем даже для портативного оборудования.

Камера Вильсона.

Камера Вильсона — трековый (от англ. track — след, траектория) детектор частиц. Создана Ч. Вильсоном в 1912 г. С помощью камеры Вильсона был сделан ряд открытий в ядер­ной физике и физике элементарных частиц, таких, как открытие широких атмосферных ливней (в области космических лучей) в 1929 г., позитрона в 1932 г., обнаружение следов мюонов, откры­тие странных частиц. В дальнейшем камера Вильсона была практически вытеснена пузырьковой камерой как более быстродействующей. Камера Вильсона представляет со­бой сосуд, заполненный парами воды или спирта, близкими к насыщению (см. рис.). Действие ее основано на конденсации перенасыщенного пара (воды или спирта) на ионах, образованных пролетевшей частицей. Перенасыщенный пар создастся резким опусканием поршня (см. рис.) (пар в камере при этом адиабатически расширяется, вследствие чего тем­пература его резко надает).

Капельки жидкости, осевшие на ионах, делают видимым след проле­тевшей частицы — трек, что дает возможность его сфотографировать. По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека — оценить ее скорость. Помещение камеры в магнитное поле позволяет определить по кривизне трека отношение заряда частицы к ее массе (впервые предложено советскими физиками П. Л. Ка­пицей и Д. В. Скобельцыным).

Счетчик Гейгера-Мюллера: история создания, принципы работы и назначение.

Хотим мы этого или нет, но радиация является частью нашей жизни и никуда не исчезнет. Мы должны научиться жить с этим явлением. Это и полезно, и опасно. Радиация проявляется в виде невидимого, неосязаемого излучения, которое невозможно обнаружить без специального оборудования.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году; годом позже в связи с рентгеновскими лучами был открыт радиоактивный распад урана. Ученые поняли, что имеют дело с совершенно новым природным явлением, которое никогда ранее не наблюдалось. Интересно, что явление радиации наблюдалось несколькими годами ранее, но не было признано значительным, несмотря на то, что оно продолжало обжигать даже Николу Теслу и других работников лаборатории Эдисона. Вред здоровью приписывался чему-то другому, кроме лучей света, которые никогда не возникали при таких дозах. В начале 20-го века стали публиковаться статьи о вредном воздействии радиации на животных. И это также игнорировалось до тех пор, пока не появились шокирующие истории о «Радиодевочках», работницах фабрики, которые производили световые часы. Они просто смачивают кисточки кончиком языка. Некоторые из этих жутких состояний не были опубликованы по этическим соображениям и являются всего лишь проверкой нервов врача.

В 1939 году физик Лиза Мейтнер, первый человек в мире, разделивший ядро урана с Отто Ханом и Фрицем Штрассманом, по ошибке упомянул о возможности цепной реакции, и с этого момента бомба — бомба, логично, поскольку кровожадные политики XX века не заплатили бы ни копейки, чтобы Он не является «мирным человеком», который не платит. Знающие люди уже понимали, куда он клонит, и поэтому началась гонка атомных вооружений.

Что такое дозиметр

дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов. Дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик.

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение. Щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

Будет интересно Как проверить исправность симистора

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

• Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
• Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
• Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
• Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
• Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
• Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
• Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
• Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
• Собственный фон – излучение деталей устройства.
• Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Из чего состоит дозиметр.
Часто задаваемые вопросы

Чем отличается счетчик Гейгера от дозиметра?
Счетчик Гейгера – это деталь, датчик ионизирующего излучения в дозиметрической аппаратуре. Дозиметр – прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в данной точке.

Почему счетчик Гейгера трещит?
Электрические импульсы во внешней цепи, которые возникают при вспышке разряда, усиливаются. Именно их и регистрирует магнитный счетчик. Число таких импульсов зависит от уровня радиации и, соответственно, напряжения на его электродах. Чем выше радиация, тем сильнее треск.

Какие частицы регистрирует счетчик Гейгера?
Счетчик Гейгера способен регистрировать гамма-частицы и бетта-частицы так как остальные не могут проникнуть в счетчик и вызвать ионизации аргона. внутри счетчика.

Параметры и режимы работы счетчика Гейгера

Чтобы вычислить контрчувствительность, оцените отношение количества микрорентгенов в образце к количеству сигналов от этого излучения. Устройство не измеряет энергию частицы, поэтому не дает абсолютно точной оценки. Калибровку приборов проводят по образцам изотопного происхождения.

Рабочая зона, площадь входного окна

Характеристика индикаторной области, через которую проходят микрочастицы, зависит от ее размера. Чем больше площадь, тем больше частиц будет захвачено.

Рабочее напряжение

Напряжение должно соответствовать средним характеристикам. Самой особенностью работы является пологий участок зависимости количества фиксированных импульсов от напряжения. Его второе имя — плато. В этот момент работа устройства достигает пика активности и называется верхним пределом измерения. Значение 400 вольт.

Наклон

Значение измеряется в процентах от количества импульсов на вольт. Показывает ошибку измерения (статистическую) в подсчете импульсов. Значение 0,15 %.

Температура

Температура важна, потому что инструмент часто приходится использовать в сложных условиях. Например, в реакторах. Измерители общего назначения: от -50 до +70 по Цельсию.

Рабочий ресурс

Ресурс характеризуется общим количеством всех импульсов, записанных до того момента, когда показания устройства станут ошибочными. Если устройство содержит самозатухающие органические вещества, количество импульсов составит один миллиард. Ресурс следует рассчитывать только в состоянии рабочего напряжения. Когда устройство хранится, поток прекращается.

Время восстановления

Это количество времени, которое требуется устройству, чтобы провести электричество после реакции на ионизирующую частицу. Существует верхний предел частоты пульса, который ограничивает диапазон измерения. Значение 10 микросекунд.

Из-за времени восстановления (также называемого мертвым временем) устройство может выйти из строя в решающий момент. Чтобы предотвратить перерегулирование, производители устанавливают свинцовые экраны.

Фон измеряется в толстостенной свинцовой камере. Нормальное значение не превышает 2 импульсов в минуту.

Температура

Температура важна, потому что инструмент часто приходится использовать в сложных условиях. Например, в реакторах. Измерители общего назначения: от -50 до +70 по Цельсию.

Как работает счетчик Гейгера?

1. Когда дозиметр включается между катодом и анодом возникает повышенное электрическое напряжение с помощью резистора. Однако напряжение не может спадать во время работы по причине того, что баллон счетчика наполнен инертным газом.
2. Когда на анод попадает заряженный ион – он начинает смешиваться с инертным газом чтобы ионизироваться. Таким образом радиационный элемент фиксируется с помощью датчика и может влиять на показатели радиационного фона в проверяемой области. Об окончании проверки обычно сигнализирует характерный звук счетчика Гейгера.

человеческого организма

Хотим мы или нет, но радиация прочно вошла в нашу жизнь и уходить не собирается. Нам нужно научиться жить с этим, одновременно полезным и опасным, явлением. Радиация проявляет себя невидимыми и неощутимыми излучениями, и без специальных приборов обнаружить их невозможно.

Конструкции счетчиков Гейгера-Мюллера

Современные счетчики Гейгера-Мюллера выпускаются в двух основных вариантах: «классические» и плоские счетчики. Классическая скамейка изготовлена из тонкой гофрированной металлической трубы. Гофрированная поверхность счетчика делает трубку жесткой и устойчивой к внешнему атмосферному давлению и предотвращает ее сморщивание. На концах трубок установлены изоляторы из стекла или термореактивного пластика. Они содержат клеммы для подключения к цепям оборудования. Трубки промаркированы и, конечно же, покрыты прочным изоляционным лаком от кабеля. Полярность кабеля также выделена. Это общий измеритель для всех видов ионизирующего излучения, особенно бета- и гамма-излучения.

Измерители, чувствительные к мягкому излучению B, изготавливаются по-другому. Из-за малого радиуса действия частиц B существует окно Мармина, и разновидностью такого измерителя, имеющего более слабую версию, является детектор бета-2 излучения. Все остальные свойства наличных денег определяются материалом, из которого они изготовлены.

Счетчики, предназначенные для обнаружения гамма-излучения, содержат металлические осадки при высоких номерах нагрузки или покрыты таким металлом. Газы слегка ионизируются под действием гамма-фотонов. Однако гамма-фотоны, если они правильно подобраны, могут поразить множество вторичных электронов из осадков. GM-трубы бета-частиц сделаны из тонких стекол, которые только позволяют частицам лучше проникать, так как они обладают большей энергией. Они очень хорошо взаимодействуют с материей и быстро теряют эту энергию.

В случае с альфа-частицами ситуация еще хуже. Таким образом, несмотря на свою очень низкую энергию, порядка нескольких МэВ, альфа-частицы очень сильно взаимодействуют с молекулами на своем пути и очень быстро теряют энергию. Если сравнивать материю с лесом, а электроны со сферой, то альфа-частицы следует сравнивать с баком, падающим в лес. Однако обычные счетчики хорошо реагируют на альфа-излучение, но только на расстоянии нескольких сантиметров.

Для объективной оценки уровней ионизирующего излучения измерительные дозиметры общего назначения часто оснащаются двумя измерительными приборами, которые работают параллельно. Один из них более чувствителен к альфа- и бета-излучению, другой — к гамма-излучению. Такие двухметровые системы применяются к радиометрам RADEXRD1008 и радиометрам RADEXMKS-1009, на которых установлены измерители BETA-2 и BETA-2M. Между калибрами можно поместить прутки или пластины из кадмиевого сплава. Когда нейтроны ударяют в такие стержни, образуются и регистрируются γ-лучи. Это необходимо для того, чтобы счетчик Гейгера мог обнаружить нейтронное излучение, которое практически бессознательно. Другим методом является покрытие корпуса (катода) примесями, которые могут придать чувствительность к нейтронам.

Галогены (хлор, бром) добавляются в газ, чтобы быстро погасить саморазряд. Пары алкоголя служат той же цели, но в этом случае алкоголь недолговечен (это свойство алкоголя в целом), и счетчик «выпитого» всегда «пищит». Это означает, что он не будет функционировать в данном режиме. Это происходит где-то после записи 1e9 импульсов (миллиард), но не очень часто. Галогенные счетчики гораздо более долговечны.

Устройство и принцип работы счетчика Гейгера

Прибор состоит из металлической или стеклянной трубки, в которую закачан благородный газ (аргоново-неоновая смесь либо вещества в чистом виде). Воздуха в трубке нет. Газ добавляется под давлением и имеет примесь спирта и галогена. По всей трубке протянута проволока. Параллельно ей располагается железный цилиндр.

Проволока называется анодом, а трубка — катодом. Вместе они — электроды. К электродам подводится высокое напряжение, которое само по себе не вызывает разрядных явлений. В таком состоянии индикатор будет пребывать, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации. От источника питания к трубке подключается минус, а к проволоке — плюс, направленный через высокоуровневое сопротивление. Речь идет о постоянном питании в десятки сотен вольт.

Когда в трубку попадает частица, с ней сталкиваются атомы благородного газа. При соприкосновении выделяется энергия, отрывающая электроны от атомов газа. Затем образуются вторичные электроны, которые тоже сталкиваются, порождая массу новых ионов и электронов. На скорость электронов по направлению к аноду влияет электрическое поле. По ходу этого процесса образуется электрический ток.

При столкновении энергия частиц теряется, запас ионизированных атомов газа подходит к концу. Когда заряженные частицы попадают в газоразрядный счетчик Гейгера, сопротивление трубки падает, что немедленно снижает напряжение средней точки деления. Затем сопротивление вновь растет — это влечет за собой восстановление напряжения. Импульс становится отрицательным. Прибор показывает импульсы, а мы можем их сосчитать, заодно оценив количество частиц.

Немного об ионизирующих излучениях

Можно было бы сразу перейти к описанию детектора, но его работа покажется непонятной, если вы мало знаете об ионизирующих излучениях. При излучении происходит эндотермическое влияние на вещество. Этому способствует энергия. К примеру, ультрафиолет или радиоволна к таким излучениям не относятся, а вот жесткий ультрафиолетовый свет — вполне. Здесь определяется граница влияния. Вид именуется фотонным, а сами фотоны — это γ-кванты.

Эрнст Резерфорд поделил процессы испускания энергии на 3 вида, используя установку с магнитным полем:

• γ — фотон;
• α — ядро атома гелия;
• β — электрон с высокой энергией.

От частиц α можно защититься бумажным полотном. β проникают глубже. Способность проникновения γ самая высокая. Нейтроны, о которых ученые узнали позже, являются опасными частицами. Они воздействуют на расстоянии нескольких десятков метров. Имея электрическую нейтральность, они не вступают в реакцию с молекулами разных веществ.

Однако нейтроны легко попадают в центр атома, провоцируют его разрушение, из-за чего образуются радиоактивные изотопы. Распадаясь, изотопы создают ионизирующие излучения. От человека, животного, растения или неорганического предмета, получившего облучение, радиация исходит несколько дней.

Измерение альфа-, бета- и гамма-излучения

Гамма-излучение измерить проще всего. Это электромагнитное излучение, которое представляет собой поток фотонов (свет также является потоком фотонов). В отличие от света он имеет гораздо более высокую частоту и очень короткую длину волны. Это позволяет ему проникать в атомы. В гражданской обороне гамма-излучение — это проникающая радиация. Он проникает сквозь стены домов, автомобилей, различных построек и удерживается только слоем земли или бетона длиной несколько метров. Регистрация гамма-квантов осуществляется путем калибровки дозиметра по естественному гамма-излучению Солнца. Никаких источников излучения не требуется. Бета и альфа-излучение — это совсем другое дело.

Если ионизирующее α-излучение (альфа-излучение) исходит от внешних объектов, то оно практически безопасно и представляет собой поток ядер гелия. Диапазон и проницаемость этих частиц небольшие — несколько микрометров (максимум миллиметров) — в зависимости от проницаемости среды. Из-за этой особенности он практически не регистрируется счетчиком Гейгера. В то же время регистрация альфа-излучения важна, поскольку эти частицы чрезвычайно опасны при попадании в организм с воздухом, пищей и водой. По их указанию счетчики Гейгера используются в ограниченном объеме. Чаще встречаются специальные полупроводниковые датчики.

Бета-излучение прекрасно регистрируется счетчиком Гейгера, потому что бета-частица — это электрон. Он может пролетать сотни метров в атмосфере, но хорошо поглощается металлическими поверхностями. В связи с этим счетчик Гейгера должен иметь слюдяное окно. Металлическая камера выполнена с небольшой толщиной стенок. Состав внутреннего газа выбран таким образом, чтобы обеспечить небольшой перепад давления. Детектор бета-излучения установлен на выносном зонде. В быту такие дозиметры не получили широкого распространения. В основном это продукция военного назначения.

Виды счётчиков Гейгера

По конструкции счетчики Гейгера бывают 2 видов: плоский и классический.

Классический

Сделан из тонкого гофрированного металла. За счет гофрирования трубка приобретает жесткость и устойчивость к внешнему воздействию, что препятствует ее деформации. Торцы трубки оснащены стеклянными или пластмассовыми изоляторами, в которых находятся колпачки для вывода к приборам.

На поверхность трубки нанесен лак (кроме выводов). Классический счетчик считается универсальным измерительным детектором для всех известных видов излучений. Особенно для γ и β.

Плоский

Чувствительные измерители для фиксации мягкого бета-излучения имеют другую конструкцию. Из-за малого количества бета-частиц, их корпус имеет плоскую форму. Есть окошко из слюды, слабо задерживающее β. Датчик БЕТА-2 — название одного из таких приборов. Свойства других плоских счетчиков зависят от материала.

Немного об ионизирующих излучениях

Можно было бы сразу перейти к описанию детектора, но его работа покажется непонятной, если вы мало знаете об ионизирующих излучениях. При излучении происходит эндотермическое влияние на вещество. Этому способствует энергия. К примеру, ультрафиолет или радиоволна к таким излучениям не относятся, а вот жесткий ультрафиолетовый свет – вполне. Здесь определяется граница влияния. Вид именуется фотонным, а сами фотоны – это γ-кванты.

Эрнст Резерфорд поделил процессы испускания энергии на 3 вида, используя установку с магнитным полем:

• γ – фотон;
• α – ядро атома гелия;
• β – электрон с высокой энергией.

От частиц α можно защититься бумажным полотном. β проникают глубже. Способность проникновения γ самая высокая. Нейтроны, о которых ученые узнали позже, являются опасными частицами. Они воздействуют на расстоянии нескольких десятков метров. Имея электрическую нейтральность, они не вступают в реакцию с молекулами разных веществ.

Однако нейтроны легко попадают в центр атома, провоцируют его разрушение, из-за чего образуются радиоактивные изотопы. Распадаясь, изотопы создают ионизирующие излучения. От человека, животного, растения или неорганического предмета, получившего облучение, радиация исходит несколько дней.

Устройства счетчика Гейгера-Мюллера и принципы работы

Газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера, главным образом, выполняются как герметичные трубки, стеклянные или металлические, из которых выкачан весь воздух. Его заменяют добавленным инертным газом (неоном или аргоном или их смесью) при невысоком давлении, с галогеновым или спиртовыми примесями. По осям трубок натянуты тонкие проволоки, а соосно с ними расположены металлические цилиндры. И трубки и проволоки — это электроды: трубки – катоды, а проволоки – аноды.

В процессе пролета ионизирующих частиц через трубки, атомы в инертном газе, которые уже находятся в электрополе высокой интенсивности, сталкиваются с этими частицами. Та энергия, которая была отдана частицами в процессе столкновения немалая, ее хватит для того, чтобы оторвались электроны от атомов газа. Образовавшиеся электроны вторичного порядка сами в состоянии формировать дальнейшие столкновения, после чего выходит целый электронный и ионный каскад.

Как только заряженные частицы попали в счетчик Гейгера-Мюллера, путем зарождающегося тока произошло падение сопротивления трубки, одновременно с этим изменяется напряжение в центральной отметке разделителя, о чем было указано ранее. После этого сопротивление в трубке в результате его роста возобновляется, а уровень напряжения снова приходит в прежнее состояние. В результате, получаются отрицательные импульсы напряжения. Произведя отсчет импульсов, можно установить количество частиц, которые пролетели. Самая большая интенсивность электрополя наблюдается рядом с анодом, благодаря его малым размерам, вследствие этого счетчики становятся более чувствительными.

Заключение

Диагностируя излучения, нужно учитывать собственный фон измерителя. Даже при наличии свинцовой защиты приличной толщины скорость регистрации не обнуляется. У этого явления есть объяснение: причина активности — космическое излучение, проникающее через толщи свинца. Над поверхностью Земли ежеминутно проносятся мюоны, которые регистрируются счетчиком с вероятностью 100%.

Есть и еще один источник фона — радиация, накопленная самим устройством. Поэтому по отношению к счётчику Гейгера тоже уместно говорить об износе. Чем больше радиации прибор накопил, тем ниже достоверность его данных.