Історія створення лічильника Гейгера

Ви, напевно, чули про те, що при пошуку металів геологам сьогодні допомагає лічильник Гейгера. Або, можливо, ви чули про цей прилад, коли йшлося про Чорнобиль чи Фокусім. В обох випадках йшлося про радіацію, або радіаційне випромінювання. Деякі радіоактивні елементи таблиці Менделєєва здатні "випромінювати промені", які легко визначаються та вимірюються за допомогою лічильника Гейгера. Цей лічильник був винайдений Хансом Вільгельмом Гейгером у 1908 році, а потім у 1928-му удосконалений його послідовником, вченим із прізвищем Вальтером Мюллером. Звідси цей пристрій у науково-технічних колах часто називають і лічильником Гейгера-Мюллера.

В епоху розробки ядерної зброї та в процесі холодної війни в Радянському Союзі була необхідність у розробці пристроїв для вимірювання та фіксації інтенсивності процесів розпаду радіоактивних матеріалів. Було створено багато лічильників, що відрізнялися між собою габаритами, надійністю, точністю. Маркувалися вони як СТС-5, ДП-5А, ДП-5В. І лише на початку 70-х років минулого століття почали масово випускатись лічильники Гейгера типу СБМ-20. Лічильник вийшов досить вдалим і його можна зустріти в багатьох сучасних дозиметрах від Есоtest, СОЕКС, Радекс.

Принцип роботи газорозрядного лічильника Гейгера

Лічильник є вакуумною трубкою, яка може бути виготовлена ​​з металу або скла. Вона влаштована досить просто: усередині тонкої скляної пробірки є дві пластини і невелика кількість газу, наприклад аргону або неону. Трубки, наповнені газом, аналогічно неонові трубки реклами, що горять на рекламних вивісках. Газ у неоновій трубці або лампі денного світла починає горіти, якщо її контакти приєднати до високої напруги. Велика напруга тримає в облозі газ і дає можливість величезному потоку електронів рухатися між двома пластинами, катодом і анодом. Коли виникає рух потоку електронів, то газ усередині трубки починає горіти яскравим кольором.

А у лічильнику Гейгера все відбувається навпаки. Напруга має бути маленькою, щоб газ не почав горіти в природних умовах. Тепер уявімо, що станеться, якщо поруч помістити радіоактивну речовину. Її випромінювання проникає у трубку і починає взаємодіяти з молекулами газу. Від цього вони одержують енергію і змушують газ спалахувати. Щоб електричні розряди в трубці могли виникати при мінімальних збуреннях - у лічильнику Гейгера спеціально створюється знижений тиск. Таким чином у момент зіткнення зарядженої частинки з високою енергією з елементами конструкції лічильника Гейгера-Мюллера, вибивається деяка кількість електронів, які знаходяться між електродами, і під дією прискорюючої напруги електрони, що знаходяться в інертному газі починають рухатися до анода. Відбувається лавиноподібна іонізація газу, що призводить до появи коронного розряду між анодом і катодом, виникає стрибкоподібний електричний струм. Якщо його пропустити через лічильник імпульсів, можна визначити кількість радіації, що потрапила в трубку. А ще можна змусити цей струм видавати своєрідне цокання, яке зазвичай асоціюється зі лічильником Гейгера.

Типи лічильників Гейгера.

Для фіксації радіоактивних конструктивно можна виділити два типи лічильників Гейгера: циліндричні (СБМ-20 та аналоги) і торцеві (Бета 1-1 та інші). Перший лічильник здатний фіксувати бета та гама випромінювання, а другий, завдяки своїй конструкції та можливості застосування тонкої слюдяної пластини в якості поверхні лічильника крім згаданих бета та гама "бачить" і альфа випромінювання. Лічильник Гейгера Бета 1-1 за вартістю набагато дорожчий за СБМ-20 і зазвичай використовується в професійних засобах дозиметричного контролю. Крім гамма-частинок вони здатні реєструвати м'яке бета-випромінювання та альфа-частинки.

Для того, щоб зупинити процес розряду в газове середовище лічильника, зазвичай вводять добавки деяких інших добавок таких, як: бром, йод, хлор, спирт. Лічильники з внесеними добавками називаються "самосмагаючими". Навантажувальний резистор, з якого знімаються імпульси, зазвичай має величезний опір, який може досягати десятком мегаОм. Через такий опір відбувається велике падіння напруги між анодом і катодом., що дозволяє обірвати лавиноподібність процесу. Але є і лічильники Гейгера-Мюллера. Для того, щоб припинити лавиноподібний потік електронів, в них просто відключається живлення через короткий проміжок часу після виникнення розряду іонізуючих частинок. Лічильник Гейгер зазвичай підключають за схемою, яка наведена нижче.

Для чого потрібний лічильник Гейгера-Мюллера

  • Виявлення жорсткого бета-випромінювання та гамма-фотонів
  • Реєстрація фотонів рентгенівського та гамма-випромінювання.
  • Реєстрація гамма та м'якого бета-випромінювання.
  • Реєстрація альфа-частинок
  • Для реєстрації гамма-фотонів, рентгенівського та жорсткого бета-випромінювання цілком підійде лічильник СБМ-20 або інший трубчастий лічильник із цієї серії. Лічильник виконаний із металу та має робочу зону 8 см. кв. Він може реєструвати гамма-кванти з енергією від 0,05 МеВ до 3 МеВ. А також бета-частинки, які мають енергію з нижньою межею 0,3 МеВ. Для більш точного вимірювання гамма-квантів при використанні лічильника Гейгера СБМ-20 необхідно застосування свинцевої пластини для відсікання бета-випромінювання. Цей принцип використовується в дозиметрах українського виробництва Терра МКС-05, Тера-П, Тера-П+ в яких конструктивно передбачений фільтр (кришечка) зі свинцевою пластиною.
 

У разі необхідності виміряти альфа-частинки слід пам'ятати, що вони мають занадто маленьку енергію і в деяких випадках їх можна реєструвати на відстані лише 2мм. Для збільшення ймовірності виявлення та відстані на якому можна зафіксувати альфа частки правильно буде вдатися до використання торцевих лічильників Гейгера, у яких зазвичай площа фіксації більша, ніж у трубчастих лічильників. Одним із них є Бета-1.

Таким чином ми бачимо, що лічильники Гейгера можуть виконувати роль приймального елемента для фіксації радіоактивних частинок у дозиметрах для рентгену кабінету, атомної станції, огляду автотранспорту та вантажів на митниці, перевірки металобрухту, охоронних фірм, банків а також для побутових цілей. Наприклад, для перевірки продуктів харчування або житла. Для різних цілей потрібно вибирати дозиметр із відповідними параметрами лічильника Гейгера. Адже тільки лічильники з відповідними параметрами зможуть уберегти вас від впливу згубних променів радіації.

Щоб підібрати дозиметр конкретно для ваших цілей звертайтеся до консультантів нашого магазину.