Как работает счётчик Гейгера?

История создания счетчика Гейгера

Вы, наверное слышали о том, что при поиске металлов геологам сегодня помогает счётчик Гейгера. Или, возможно, вы слышали об этом приборе, когда речь шла о Чернобыле или Фокусиме. В обоих случаях речь шла о радиации, или радиационном излучении. Некоторые радиоактивные элементы таблицы Менделеева способны "излучать лучи", которые легко определяются и измеряются с помощью счётчика Гейгера. Этот счётчик был изобретён Хансом Вильгельмом Гейгером в 1908 году, а потом в 1928-ом усовершенствован его последователем, учёным с фамилией Вальтером Мюллером. Отсюда это устройство в научно-технических кругах часто ещё называют и счётчиком Гейгера-Мюллера.

В эпоху разработки ядерного оружия и в процессе "холодной войны" в Советском Союзе была необходимость в разработке устройств для измерения и фиксации интенсивности процессов распада радиоактивных материалов. Было создано много счётчиков, которые отличались между собой габаритами, надёжностью, точностью. Маркировались они как: СТС-5, ДП-5А, ДП-5В. И лишь в начале 70-х годов прошлого столетия начали массово выпускаться счётчики Гейгера типа СБМ-20. Счётчик получился достаточно удачным и его можно встретить во множестве современных дозиметров от Есоtest, СОЭКС, Радэкс.

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера

Счётчик представляет собой вакуумную трубку, которая может быть изготовлена из металла или стекла. Она устроена достаточно просто: внутри тонкой стеклянной пробирки находятся две пластины и небольшое количество газа, например аргона или неона. Трубки, наполненные газом, аналогично как неоновые трубки рекламы, что горят на рекламных вывесках. Газ в неоновой трубке или лампе дневного света начинает гореть, если её контакты присоединить к достаточно высокому напряжению. Большое напряжение осаждает газ и даёт возможность огромному потоку электронов двигаться между двумя пластинами, катодом и анодом. Когда возникает движение потока электронов, то газ внутри трубки начинает гореть ярким цветом.

А в счётчике Гейгера всё происходит наоборот. Напряжение должно быть маленьким, чтобы газ не начал гореть в естественных условиях. Теперь давайте представим, что произойдёт, если рядом поместить радиоактивное вещество. Её излучение проникает в трубку и начинает взаимодействовать с молекулами газа. От этого они получают энергию и принуждают газ загораться. Чтобы электрические разряды в трубке могли возникать при минимальных возмущениях - в счётчике Гейгера специально создаётся пониженное давление. Таким образом в момент столкновения заряженной частицы с высокой энергией с элементами конструкции счётчика Гейгера-Мюллера, то выбивается некоторое количество электронов, которые находятся между электродами, и под действием ускоряющего напряжения электроны, находящиеся в инертном газе начинают двигаться к аноду. Происходит лавинообразная ионизация газа, что приводит к появлению коронного разряда между анодом и катодом, возникает скачкообразный электрический ток. Если его пропустить через счётчик импульсов, то можно определить количество радиации, что попала в трубку. А ещё можно заставить этот ток издавать своеобразное цоканье, которое у нас обычно ассоциируется со счётчиком Гейгера.

Типы счётчиков Гейгера.

Для фиксации радиоактивных конструктивно можно выделить два типа счётчиков Гейгера: цилиндрические (СБМ-20 и аналоги) и торцевые (Бета 1-1 и другие). Первый счётчик способен фиксировать бета и гамма излучения, а второй, благодаря своей конструкции и возможности применения тонкой слюдяной пластины в качестве поверхности счётчика кроме упомянутых бета и гамма "видит" и альфа излучение. Счётчик Гейгера Бета 1-1 по стоимости намного дороже СБМ-20 и обычно используется в профессиональных средствах дозиметрического контроля. Кроме гамма-частиц они способны регистрировать мягкое бета излучение и альфа-частицы.

Для того, чтобы остановить процесс разряда в газовую среду счётчика обычно вводят добавки некоторых других добавок таких, как: бром, йод, хлор, спирт. Счётчики с внесёнными добавками называются " самогасящими". Нагрузочный резистор, с которого снимаются импульсы обычно имеет огромное сопротивление, которое может достигать десятком мегаОм. Из за такого сопротивления происходит большое падение напряжения между анодом и катодом., что позволяет оборвать лавинообразность процесса. Но есть и " несамогасящиеся" счётчики Гейгера-Мюллера. Для того, чтобы прекратить лавинообразный поток электронов в них просто отключается питание через короткий промежуток времени, после возникновения разряда ионизирующих частиц. Счётчик Гейгера обычно подключают по схеме, которая приведена ниже.

Для чего нужен счётчик Гейгера-Мюллера

  • Обнаружение жесткого бета-излучения и гамма-фотонов
  • Регистрация фотонов рентгеновского и гамма-излучения.
  • Регистрация гамма и мягкого бета-излучения.
  • Регистрация альфа-частиц

Для регистрации гамма-фотонов, рентгеновского и жесткого бета-излучения вполне подойдёт счётчик СБМ-20 или другой трубчатый счётчик из этой серии. Счётчик выполнен из метала и имеет рабочую зону 8 см. кв. Он может регистрировать гамма-кванты с энергией от 0,05 МэВ до 3 МэВ. А также бета-частицы, которые имеют энергию с нижним пределом 0,3 МэВ. Для более точного измерения гамма-квантов при использовании счётчика Гейгера СБМ-20 необходимо применение свинцовой пластины для отсекания бета излучения. Этот принцип используется в дозиметрах украинского производства Терра МКС-05, Терра-П, Терра-П+ в которых конструктивно предусмотрен фильтр (крышечка) со свинцовой пластиной.

В случае необходимости измерить альфа-частички следует помнить, что они обладают слишком маленькой энергией и в некоторых случаях их можно регистрировать на расстоянии всего лишь 2мм. Для увеличения вероятности обнаружения и расстояния на котором можно зафиксировать альфа частицы правильно будет прибегнуть к использованию торцовых счётчиков Гейгера, у которых обычно площадь фиксации побольше, чем у трубчатых счётчиков. Одним из них есть Бета-1.

Таким образом мы видим, что счётчики Гейгера могут выполнять роль приёмного элемента для фиксации радиоактивных частиц в дозиметрах для рентген кабинета, атомной станции, досмотра автотранспорта и грузов на таможне, проверки металлолома, охранных фирм, банков а также для бытовых целей. Например для проверки продуктов питания или жилища. Для разных целей нужно выбирать дозиметр с подходящими параметрами счётчика Гейгера. Ведь только счетчики с подходящими параметрами смогут уберечь вас от воздействия губительных лучей радиации.

Чтобы подобрать дозиметр конкретно для ваших целей обращайтесь к консультантам нашего магазина.

DolioN 03.04.17

Написать комментарий