Введение
Счетчик Гейгера (/'//g//ai//g//@r/, GYgər; также известный как счетчик Гейгера–Мюллера или счетчик ГМ) – электронный прибор, используемый для обнаружения и измерения ионизирующего излучения. Он широко применяется в таких областях, как радиационная дозиметрия, радиационная защита, экспериментальная физика и ядерная промышленность. Прибор обнаруживает ионизирующее излучение, такое как альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи, используя эффект ионизации, возникающий в трубке Гейгера–Мюллера, которая и дала название прибору. Однако практичный счетчик Гейгера стал возможен только после разработки трубки Гейгера–Мюллера в 1928 году. С тех пор он пользуется большой популярностью благодаря прочному чувствительному элементу и относительно низкой стоимости. Тем не менее, существуют ограничения при измерении высоких уровней радиации и энергии падающего излучения. Производитель обычно указывает необходимое напряжение. Для быстрого прекращения каждого разряда в трубке в газ-наполнитель добавляется небольшое количество галогенового газа или органического вещества, известного как гасительная смесь.
the album
A Geiger counter (/'//g//ai//g//@r/, GYgər; also known as a Geiger–Müller counter or G M counter) is an electronic instrument used for detecting and measuring ionizing radiation. It is widely used in applications such as radiation dosimetry, radiological protection, experimental physics and the nuclear industry. It detects ionizing radiation such as alpha particles, beta particles, and gamma rays using the ionization effect produced in a Geiger–Müller tube, which gives its name to the instrument. but it was not until the development of the Geiger–Müller tube in 1928 that the Geiger counter could be produced as a practical instrument. Since then, it has been very popular due to its robust sensing element and relatively low cost. However, there are limitations in measuring high radiation rates and the energy of incident radiation. The correct voltage is usually specified by the manufacturer. To help quickly terminate each discharge in the tube a small amount of halogen gas or organic material known as a quenching mixture is added to the fill gas.
Читание
Существует два типа считывания обнаруженной радиации: количество событий и доза радиации. Отображение количества событий – самое простое, оно показывает число зарегистрированных ионизирующих событий, отображаемое либо в виде скорости счета, например, «счет в минуту» или «счет в секунду», либо в виде общего количества событий за заданный период времени (интегрированное значение). Считывание количества событий обычно используется при обнаружении альфа- или бета-частиц. Более сложной задачей является отображение мощности дозы излучения, измеряемой в единицах, таких как зиверт, что обычно применяется для измерения мощности дозы гамма- или рентгеновского излучения. Трубка Гейгера-Мюллера может обнаруживать наличие радиации, но не ее энергию, которая влияет на ионизирующее воздействие радиации. Следовательно, приборы для измерения мощности дозы требуют использования энергокомпенсированной трубки Гейгера-Мюллера, чтобы отображаемая доза соответствовала зарегистрированным событиям. Электроника применяет известные коэффициенты для выполнения этого преобразования, которое специфично для каждого прибора и определяется его конструкцией и калибровкой. Считывание может быть аналоговым или цифровым, а современные приборы обеспечивают последовательную связь с компьютером или сетью. Обычно предусмотрена возможность воспроизведения звуковых щелчков, соответствующих числу зарегистрированных событий ионизации. Это характерный звук, ассоциирующийся с ручными или переносными счетчиками Гейгера. Это позволяет пользователю сосредоточиться на управлении прибором, одновременно получая звуковую обратную связь о скорости радиации.
Нейтронное обнаружение
Вариант счётчика Гейгера, известный как сфера Боннера, может использоваться для измерения дозы радиации исключительно от нейтронов, а не от гамма-излучения, за счёт процесса захвата нейтронов. Счётчик, который может содержать в качестве рабочего газа трифторид бора или гелий-3, окружён пластиковым замедлителем, который снижает энергию нейтронов перед захватом. При захвате в рабочем газе, высвобождаемая энергия регистрируется детектором.
Гамма-измерение защита персонала и контроль процесса
В то время как "счетчик Гейгера" практически синонимичен ручным приборам, принцип Гейгера широко применяется в стационарных системах контроля "гамма-излучения" для защиты персонала, а также в системах измерения технологических параметров и блокировки. Электронная обработка данных в таких системах обладает более высокой степенью сложности и надежности, чем в ручных приборах.
Физический дизайн
Для ручных устройств существуют две основные физические конфигурации: "интегрированный" прибор, в котором детектор и электроника находятся в одном корпусе, и "двухкомпонентная" конструкция, состоящая из отдельного детектора-щупа и электронного модуля, соединенных коротким кабелем. В 1930-х годах в цилиндрический корпус было добавлено слюдяное окно, облегчающее прохождение слабопроникающего излучения. Интегрированный прибор позволяет проводить измерения одной рукой, оставляя другую руку свободной для обеспечения личной безопасности в сложных условиях мониторинга, в то время как двухкомпонентная конструкция обеспечивает более удобное манипулирование детектором и обычно используется для мониторинга альфа- и бета-загрязнения поверхностей, где требуется точное позиционирование щупа или вес электронного модуля затрудняет работу. Доступны детекторы различных размеров для конкретных задач, например, для размещения щупа в небольших отверстиях или ограниченном пространстве. Гамма- и рентгеновские детекторы обычно имеют "интегрированную" конструкцию, в которой трубка Гейгера-Мюллера удобно расположена внутри корпуса электроники. Это легко реализовать, поскольку корпус обычно обладает незначительным поглощением и используется для измерения фонового гамма-излучения, где расстояние до источника излучения не является существенным фактором. Однако для проведения более локальных измерений, таких как "поверхностная доза", положение трубки внутри корпуса иногда обозначается метками на корпусе, чтобы обеспечить точное измерение при правильной ориентации трубки и известном расстоянии от поверхности. Существует специальный тип гамма-инструмента, известный как детектор "горячих точек", в котором детекторная трубка расположена на конце длинного шеста или гибкого рукава. Они используются для измерения участков с высоким уровнем гамма-излучения, обеспечивая защиту оператора за счет дистанционного экранирования. Детектирование альфа- и бета-частиц может применяться как в интегрированных, так и в двухкомпонентных конструкциях. "Панкейк"-зонд (для альфа/бета) обычно используется для увеличения площади детектирования в двухкомпонентных приборах при относительно небольшом весе. В интегрированных приборах с оконечной трубкой в корпусе предусмотрено окно для предотвращения экранирования частиц. Существуют также гибридные приборы, оснащенные отдельным щупом для детектирования частиц и гамма-детекторной трубкой внутри электронного модуля. Оператор может переключать детекторы в зависимости от типа измеряемого излучения.
Руководство по использованию приложения
В Соединенном Королевстве Национальный совет по радиационной защите опубликовал руководство для пользователей по выбору оптимального типа портативного прибора для конкретной задачи измерения радиации. В руководстве рассматриваются все технологии приборов радиационной защиты и содержится информация о применении Гейгер-Мюллеровских счетчиков.
История
В 1908 году Ганс Гейгер под руководством Эрнеста Резерфорда в университете Виктории в Манчестере (ныне Манчестерский университет) разработал экспериментальную методику детектирования альфа-частиц, которая впоследствии была использована при создании трубки Гейгера-Мюллера в 1928 году. Этот ранний счетчик был способен обнаруживать только альфа-частицы и являлся частью более сложного экспериментального комплекса. Фундаментальный механизм ионизации, использованный в нем, был открыт Джоном Сили Таунсендом в период с 1897 по 1901 год и известен как таунсендовский разряд – ионизация молекул при столкновении с ионами. Лишь в 1928 году Гейгер и Вальтер Мюллер (аспирант Гейгера) создали герметичную трубку Гейгера-Мюллера, основанную на базовых принципах ионизации, ранее применявшихся в экспериментах. Компактный и надежный, прибор мог обнаруживать не только альфа- и бета-излучение, как и предыдущие модели, но и гамма-излучение. Теперь практичный прибор для регистрации радиации можно было производить относительно недорого, и таким образом появился счетчик Гейгера. Благодаря тому, что выходной сигнал трубки требовал минимальной электронной обработки – существенное преимущество в эпоху вакуумных ламп из-за небольшого количества ламп и низкого энергопотребления – прибор завоевал широкую популярность как портативный детектор излучения. В современных счетчиках Гейгера используются галогенные гасы-тушители, разработанные Сидни Х. Либсоном в 1947 году. Галогенные соединения заменили органические гасы-тушители благодаря значительно большему сроку службы и более низкому рабочему напряжению, обычно в диапазоне 400–900 вольт.