Struktura dhe parimi i funksionimit të numëruesit Geiger-Muller

AT Kohët e fundit, vëmendja ndaj sigurisë nga rrezatimi nga ana e qytetarëve të thjeshtë në vendin tonë është rritur gjithnjë e më shumë. Dhe kjo është për shkak jo vetëm të ngjarjeve tragjike në termocentralin bërthamor të Çernobilit dhe pasojave të tij të mëtejshme, por edhe të llojeve të ndryshme të incidenteve që ndodhin periodikisht në një vend ose në një tjetër në planet. Në këtë drejtim, në fund të shekullit të kaluar, pajisjet filluan të shfaqen monitorimi dozimetrik i rrezatimit për qëllime shtëpiake. Dhe pajisje të tilla shpëtuan shumë njerëz jo vetëm shëndetin, por ndonjëherë edhe jetën, dhe kjo vlen jo vetëm për territoret ngjitur me zonën e përjashtimit. Prandaj, çështjet e sigurisë nga rrezatimi janë të rëndësishme në çdo vend të vendit tonë edhe sot e kësaj dite.

AT Të gjithë dozimetrat e amvisërive dhe pothuajse të gjithë moderne profesionale janë të pajisura me . Në një mënyrë tjetër, ai mund të quhet element i ndjeshëm i dozimetrit. Kjo pajisje u shpik në vitin 1908 nga fizikani gjerman Hans Geiger, dhe njëzet vjet më vonë, një tjetër fizikan Walter Müller e përmirësoi këtë zhvillim dhe është parimi i kësaj pajisjeje që përdoret në kohën e tanishme.

H Disa dozimetra modernë kanë katër numërues njëherësh, gjë që bën të mundur rritjen e saktësisë së matjeve dhe ndjeshmërisë së pajisjes, si dhe zvogëlimin e kohës së matjes. Shumica e njehsorëve Geiger-Muller janë në gjendje të zbulojnë rrezatimin gama, rrezatimin beta me energji të lartë dhe rrezet X. Megjithatë, ka zhvillime të veçanta për përcaktimin e grimcave alfa me energji të lartë. Për të vendosur dozimetrin për të zbuluar vetëm rrezatimin gama, më i rrezikshmi nga tre llojet e rrezatimit, dhoma e ndjeshme është e mbuluar me një shtresë të veçantë prej plumbi ose çeliku tjetër, e cila bën të mundur ndërprerjen e depërtimit të grimcave beta në kundër.

AT dozimetra moderne për qëllime shtëpiake dhe profesionale, sensorë të tillë si SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 përdoren gjerësisht. Ato ndryshojnë në dimensionet e përgjithshme të kamerës dhe parametrat e tjerë, për linjën prej 20 sensorësh janë tipike dimensionet e mëposhtme, gjatësia 110 mm, diametri 11 mm, dhe për modelin e 21-të, gjatësia 20-22 mm me diametër 6 mm . Është e rëndësishme të kuptohet se sa më e madhe të jetë dhoma, aq më shumë elementë radioaktivë do të fluturojnë nëpër të dhe aq më e madhe është ndjeshmëria dhe saktësia e saj. Pra, për serinë e 20-të të sensorit, dimensionet janë 8-10 herë më të mëdha se të 21-të, afërsisht në të njëjtat përmasa do të kemi një ndryshim në ndjeshmëri.

te Dizajni i një numëruesi Geiger mund të përshkruhet skematikisht si më poshtë. Një sensor i përbërë nga një enë cilindrike e mbushur me një gaz inert (p.sh. argoni, neoni ose përzierjet e tyre) me presion minimal për të lehtësuar fillimin e një shkarkimi elektrik midis katodës dhe anodës. Katoda, më shpesh, është i gjithë rasti metalik i sensorit të ndjeshëm, dhe anoda është një tel i vogël i vendosur në izolatorë. Ndonjëherë katoda mbështillet shtesë në një shtresë mbrojtëse prej çeliku inox ose plumbi, kjo bëhet për të vendosur numëruesin për të zbuluar vetëm rrezet gama.

D Për përdorim shtëpiak, aktualisht, më shpesh përdoren sensorë të fytyrës fundore (për shembull, Beta-1, Beta-2). Numëruesit e tillë janë të dizajnuar në atë mënyrë që të jenë në gjendje të zbulojnë dhe regjistrojnë edhe grimcat alfa. Një numërues i tillë është një cilindër i sheshtë me elektroda të vendosura brenda, dhe një dritare hyrëse (punuese) e bërë nga një film mikë me trashësi vetëm 12 mikronë. Ky dizajn bën të mundur zbulimin (në distancë të afërt) të grimcave alfa me energji të lartë dhe grimcave beta me energji të ulët. Në të njëjtën kohë, sipërfaqja e dritares së punës së sporteleve Beta-1 dhe Beta 1-1 është 7 sq.cm. Zona e dritares së punës së mikës për pajisjen Beta-2 është 2 herë më e madhe se ajo e Beta-1, mund të përdoret për të përcaktuar, etj.

E Nëse flasim për parimin e funksionimit të dhomës së kundërt Geiger, atëherë mund të përshkruhet shkurtimisht si më poshtë. Kur aktivizohet, një tension i lartë (i rendit 350 - 475 volt) aplikohet në katodë dhe anodë përmes një rezistence ngarkese, por nuk ka asnjë shkarkim midis tyre për shkak të gazit inert që shërben si dielektrik. Kur hyn në dhomë, energjia e tij është e mjaftueshme për të rrëzuar një elektron të lirë nga materiali i trupit të dhomës ose katodës, ky elektron fillon të rrëzojë elektronet e lira si një ortek nga gazi inert përreth dhe ndodh jonizimi i tij, i cili përfundimisht çon në një shkarkim midis elektrodave. Qarku mbyllet dhe ky fakt mund të regjistrohet duke përdorur mikroçipin e instrumentit, i cili është fakti i zbulimit të një kuanti gama ose rreze X. Kamera më pas rivendoset, duke lejuar që grimca tjetër të zbulohet.

H Për të ndaluar procesin e shkarkimit në dhomë dhe për të përgatitur dhomën për regjistrimin e grimcave të ardhshme, ekzistojnë dy metoda, njëra prej tyre bazohet në faktin se furnizimi me tension në elektroda ndalet për një periudhë shumë të shkurtër kohore. , e cila ndalon procesin e jonizimit të gazit. Metoda e dytë bazohet në shtimin e një substance tjetër në gazin inert, për shembull, jod, alkool dhe substanca të tjera, ndërsa ato çojnë në një ulje të tensionit në elektroda, gjë që gjithashtu ndalon procesin e jonizimit të mëtejshëm dhe kamera bëhet e aftë. për të zbuluar elementin tjetër radioaktiv. Kjo metodë përdor një rezistencë ngarkese me kapacitet të lartë.

P për numrin e shkarkimeve në dhomën e banakut dhe mund të gjykohet niveli i rrezatimit në zonën e matur ose nga një objekt specifik.

Në vitin 1908, fizikani gjerman Hans Geiger punoi në laboratorët kimikë në pronësi të Ernst Rutherford. Në të njëjtin vend, atyre iu kërkua të testonin një numërues të grimcave të ngarkuara, i cili ishte një dhomë e jonizuar. Dhoma ishte një elektrokondensator, i cili mbushej me gaz nën presion të lartë. Edhe Pierre Curie e përdori këtë pajisje në praktikë, duke studiuar energjinë elektrike në gaze. Ideja e Geiger - për të zbuluar rrezatimin e joneve - u shoqërua me ndikimin e tyre në nivelin e jonizimit të gazeve të avullueshme.

Në vitin 1928, shkencëtari gjerman Walter Müller, duke punuar me dhe nën Geiger, krijoi disa numërues që regjistronin grimcat jonizuese. Pajisjet ishin të nevojshme për kërkime të mëtejshme të rrezatimit. Fizika, duke qenë shkenca e eksperimenteve, nuk mund të ekzistonte pa matjen e strukturave. U zbuluan vetëm disa rrezatime: γ, β, α. Detyra e Geiger ishte të matë të gjitha llojet e rrezatimit me instrumente të ndjeshme.

Numëruesi Geiger-Muller është një sensor radioaktiv i thjeshtë dhe i lirë. Nuk është një instrument i saktë që kap grimcat individuale. Teknika mat ngopjen totale të rrezatimit jonizues. Fizikanët e përdorin atë me sensorë të tjerë për të arritur llogaritjet e sakta kur kryejnë eksperimente.

Pak për rrezatimin jonizues

Dikush mund të shkojë direkt në përshkrimin e detektorit, por funksionimi i tij do të duket i pakuptueshëm nëse dini pak për rrezatimin jonizues. Gjatë rrezatimit, ndodh një efekt endotermik në substancë. Energjia kontribuon në këtë. Për shembull, valët ultravjollcë ose radio nuk i përkasin rrezatimit të tillë, por drita e fortë ultravjollcë i përket. Këtu përcaktohet kufiri i ndikimit. Lloji quhet foton, dhe vetë fotonet janë γ-kuante.

Ernst Rutherford i ndau proceset e emetimit të energjisë në 3 lloje duke përdorur një konfigurim të fushës magnetike:

• γ - foton;
• α është bërthama e atomit të heliumit;
• β është një elektron me energji të lartë.

Ju mund të mbroheni nga grimcat α me një fletë letre. β depërtojnë më thellë. Aftësia e penetrimit γ është më e larta. Neutronet, për të cilat shkencëtarët mësuan më vonë, janë grimca të rrezikshme. Ata veprojnë në një distancë prej disa dhjetëra metrash. Duke pasur neutralitet elektrik, ato nuk reagojnë me molekula të substancave të ndryshme.

Sidoqoftë, neutronet bien lehtësisht në qendër të atomit, provokojnë shkatërrimin e tij, për shkak të të cilit formohen izotopet radioaktive. Duke u zbërthyer, izotopet krijojnë rrezatim jonizues. Nga një person, kafshë, bimë ose objekt inorganik që ka marrë rrezatim, rrezatimi buron për disa ditë.

Pajisja dhe parimi i funksionimit të numëruesit Geiger

Pajisja përbëhet nga një tub metalik ose qelqi, në të cilin pompohet një gaz fisnik (një përzierje argon-neoni ose substanca të pastra). Nuk ka ajër në tub. Gazi shtohet nën presion dhe përzihet me alkool dhe halogjen. Një tel shtrihet në të gjithë tubin. Paralelisht me të është një cilindër hekuri.

Teli quhet anodë dhe tubi quhet katodë. Së bashku ato janë elektroda. Në elektroda aplikohet një tension i lartë, i cili në vetvete nuk shkakton fenomene shkarkimi. Treguesi do të mbetet në këtë gjendje derisa të shfaqet një qendër jonizimi në mjedisin e tij të gaztë. Një minus është i lidhur me tubin nga burimi i energjisë, dhe një plus është i lidhur me tela, i drejtuar përmes një rezistence të nivelit të lartë. Ne po flasim për një furnizim të vazhdueshëm prej dhjetëra qindra volt.

Kur një grimcë hyn në tub, atomet e gazit fisnik përplasen me të. Pas kontaktit, lirohet energji që ndan elektronet nga atomet e gazit. Pastaj formohen elektrone dytësore, të cilat gjithashtu përplasen, duke gjeneruar një masë jonesh dhe elektronesh të reja. Fusha elektrike ndikon në shpejtësinë e elektroneve drejt anodës. Gjatë këtij procesi, gjenerohet një rrymë elektrike.

Në një përplasje, energjia e grimcave humbet, furnizimi i atomeve të gazit të jonizuar përfundon. Kur grimcat e ngarkuara hyjnë në një numërues Geiger të shkarkimit të gazit, rezistenca e tubit bie, gjë që ul menjëherë tensionin e pikës së mesit të ndarjes. Pastaj rezistenca rritet përsëri - kjo nënkupton rivendosjen e tensionit. Impulsi bëhet negativ. Pajisja tregon impulse, dhe ne mund t'i numërojmë ato, në të njëjtën kohë duke vlerësuar numrin e grimcave.

Llojet e numëruesve Geiger

Sipas dizajnit, numëruesit Geiger vijnë në 2 lloje: të sheshtë dhe klasik.

Klasike

Bërë nga metali i hollë i valëzuar. Për shkak të valëzimit, tubi fiton ngurtësi dhe rezistencë ndaj ndikimeve të jashtme, gjë që parandalon deformimin e tij. Skajet e tubit janë të pajisura me izolues qelqi ose plastikë, në të cilët ka kapele për dalje në pajisje.

Sipërfaqja e tubit është e llakuar (përveç prizave). Numëruesi klasik konsiderohet të jetë një detektor matës universal për të gjitha llojet e njohura të rrezatimit. Sidomos për γ dhe β.

E sheshtë

Matësit e ndjeshëm për fiksimin e rrezatimit të butë beta kanë një dizajn të ndryshëm. Për shkak të numrit të vogël të grimcave beta, trupi i tyre ka një formë të sheshtë. Ka një dritare të bërë nga mikë, e cila mban pak β. Sensori BETA-2 është emri i njërës prej këtyre pajisjeve. Karakteristikat e njehsorëve të tjerë të sheshtë varen nga materiali.

Parametrat dhe mënyrat e funksionimit të numëruesit Geiger

Për të llogaritur ndjeshmërinë e numëruesit, vlerësoni raportin e numrit të mikro-roentgjeneve nga kampioni me numrin e sinjaleve nga ky rrezatim. Pajisja nuk mat energjinë e grimcave, prandaj nuk jep një vlerësim absolutisht të saktë. Pajisjet janë kalibruar duke përdorur mostra të burimeve izotopike.

Ju gjithashtu duhet të shikoni parametrat e mëposhtëm:

Zona e punës, zona e dritares së hyrjes

Karakteristika e zonës treguese nëpër të cilën kalojnë mikrogrimcat varet nga madhësia e saj. Sa më e gjerë të jetë zona, aq më shumë grimca do të kapen.

Tensioni i punës

Tensioni duhet të korrespondojë me karakteristikat mesatare. Vetë karakteristika e performancës është pjesa e sheshtë e varësisë së numrit të impulseve fikse nga tensioni. Emri i tij i dytë është pllajë. Në këtë pikë, funksionimi i pajisjes arrin kulmin e aktivitetit dhe quhet kufiri i sipërm i matjes. Vlera - 400 Volt.

Gjerësia e punës

Gjerësia e punës - ndryshimi midis tensionit të daljes në aeroplan dhe tensionit të shkarkimit të shkëndijës. Vlera është 100 volt.

Pjerrësia

Vlera matet si përqindje e numrit të impulseve për 1 volt. Ai tregon gabimin e matjes (statistikor) në numërimin e pulsit. Vlera është 0.15%.

Temperatura

Temperatura është e rëndësishme sepse njehsori shpesh duhet të përdoret në kushte të vështira. Për shembull, në reaktorë. Numëruesit e përdorimit të përgjithshëm: nga -50 në +70 Celsius.

Burimi i punës

Burimi karakterizohet nga numri i përgjithshëm i të gjitha pulseve të regjistruara deri në momentin kur leximet e instrumentit bëhen të pasakta. Nëse pajisja ka organikë për vetë-shuarje, numri i pulseve do të jetë një miliard. Është e përshtatshme të llogaritet burimi vetëm në gjendjen e tensionit të funksionimit. Kur pajisja ruhet, rrjedha ndalon.

Koha e rikuperimit

Kjo është sasia e kohës që i duhet një pajisjeje për të përcjellë rrymën elektrike pasi të reagojë ndaj një grimce jonizuese. Ekziston një kufi i sipërm në frekuencën e pulsit që kufizon intervalin e matjes. Vlera është 10 mikrosekonda.

Për shkak të kohës së rikuperimit (e quajtur edhe kohë e vdekur), pajisja mund të dështojë në një moment vendimtar. Për të parandaluar tejkalimin, prodhuesit instalojnë mburoja plumbi.

A ka një sfond banaku

Sfondi matet në një dhomë plumbi me mure të trasha. Vlera e zakonshme nuk është më shumë se 2 impulse në minutë.

Kush dhe ku i përdor dozimetrat e rrezatimit?

Në një shkallë industriale, prodhohen shumë modifikime të sporteleve Geiger-Muller. Prodhimi i tyre filloi gjatë epokës sovjetike dhe vazhdon tani, por tashmë në Federatën Ruse.

Pajisja përdoret:

• në objektet e industrisë bërthamore;
• në institutet shkencore;
• në mjekësi;
• në shtëpi.

Pas aksidentit në termocentralin bërthamor të Çernobilit, qytetarët e thjeshtë blejnë edhe dozimetra. Të gjitha instrumentet kanë një numërues Geiger. Dozimetra të tillë janë të pajisur me një ose dy tuba.

A është e mundur të bëni një numërues Geiger me duart tuaja?

Është e vështirë të bësh vetë një banak. Keni nevojë për një sensor rrezatimi dhe jo të gjithë mund ta blejnë atë. Qarku i sportelit në vetvete ka qenë prej kohësh i njohur - për shembull, në tekstet e fizikës, ai gjithashtu shtypet. Sidoqoftë, vetëm një "majtas" i vërtetë do të jetë në gjendje të riprodhojë pajisjen në shtëpi.

Mjeshtrat e talentuar autodidakt kanë mësuar se si të bëjnë një zëvendësues kundër, i cili është gjithashtu i aftë të matë rrezatimin gama dhe beta duke përdorur një llambë fluoreshente dhe një llambë inkandeshente. Ata gjithashtu përdorin transformatorë nga pajisjet e prishura, një tub Geiger, një kohëmatës, një kondensator, borde të ndryshme, rezistorë.

konkluzioni

Gjatë diagnostikimit të rrezatimit, është e nevojshme të merret parasysh sfondi i vetë njehsorit. Edhe me një trashësi të mirë të mbrojtjes nga plumbi, shkalla e regjistrimit nuk rivendoset. Ky fenomen ka një shpjegim: arsyeja e aktivitetit është rrezatimi kozmik që depërton nëpër trashësitë e plumbit. Muonët vërshojnë çdo minutë mbi sipërfaqen e Tokës, të cilët regjistrohen nga numëruesi me një probabilitet prej 100%.

Ekziston një burim tjetër i sfondit - rrezatimi i akumuluar nga vetë pajisja. Prandaj, në lidhje me numëruesin Geiger, është gjithashtu e përshtatshme të flasim për veshin. Sa më shumë rrezatim të ketë akumuluar pajisja, aq më e ulët është besueshmëria e të dhënave të saj.

Rrezatimi jonizues i pakontrolluar në çdo formë është i rrezikshëm. Prandaj lind nevoja e regjistrimit, monitorimit dhe kontabilitetit të tij. Metoda e jonizimit të regjistrimit të AI është një nga metodat e dozimetrisë që ju lejon të jeni të vetëdijshëm për situatën reale të rrezatimit.

Cila është metoda e jonizimit të regjistrimit të rrezatimit?

Kjo metodë bazohet në regjistrimin e efekteve të jonizimit. Fusha elektrike parandalon rikombinimin e joneve dhe drejton lëvizjen e tyre drejt elektrodave përkatëse. Kjo bën të mundur matjen e madhësisë së ngarkesës së joneve të formuara nën veprimin e rrezatimit jonizues.

Detektorët dhe veçoritë e tyre

Më poshtë përdoren si detektorë në metodën e jonizimit:

• dhomat e jonizimit;
• Numëruesit Geiger-Muller;
• numërues proporcional;
• detektorë gjysmëpërçues;
• dhe etj.

Të gjithë detektorët, me përjashtim të atyre gjysmëpërçues, janë cilindra të mbushur me gaz, në të cilët janë montuar dy elektroda me një tension DC të aplikuar në to. Jonet mblidhen në elektroda, të cilat formohen gjatë kalimit të rrezatimit jonizues nëpër një mjedis të gaztë. Jonet negative lëvizin drejt anodës, ndërsa jonet pozitive lëvizin drejt katodës, duke formuar një rrymë jonizimi. Vlera e tij mund të përdoret për të vlerësuar numrin e grimcave të zbuluara dhe për të përcaktuar intensitetin e rrezatimit.

Parimi i funksionimit të numëruesit Geiger-Muller

Funksionimi i numëruesit bazohet në jonizimin e ndikimit. Elektronet që lëvizin në gaz (të rrëzuar nga rrezatimi kur godasin muret e banakut) përplasen me atomet e tij, duke rrëzuar elektronet prej tyre, si rezultat i të cilave krijohen elektrone të lira dhe jone pozitive. Fusha elektrike që ekziston midis katodës dhe anodës u jep elektroneve të lira një nxitim të mjaftueshëm për të filluar jonizimin e ndikimit. Si rezultat i këtij reagimi, një numër i madh i joneve shfaqet me një rritje të mprehtë të rrymës përmes numëruesit dhe një impuls të tensionit, i cili regjistrohet nga pajisja regjistruese. Më pas shuhet shkarkimi i ortekut. Vetëm atëherë mund të regjistrohet grimca tjetër.

Dallimi midis dhomës së jonizimit dhe numëruesit Geiger-Muller.

Numëruesi i gazit (Geiger counter) përdor jonizimin sekondar, i cili krijon një amplifikim të madh të gazit të rrymës, gjë që ndodh për shkak se shpejtësia e joneve lëvizëse të krijuara nga substanca jonizuese është aq e lartë sa formohen jone të rinj. Ata, nga ana tjetër, gjithashtu mund të jonizojnë gazin, duke zhvilluar kështu procesin. Kështu, çdo grimcë prodhon 10 6 herë më shumë jone sesa është e mundur në një dhomë jonizimi, duke bërë të mundur matjen edhe të rrezatimit jonizues me intensitet të ulët.

Detektorë gjysmëpërçues

Elementi kryesor i detektorëve gjysmëpërçues është një kristal, dhe parimi i funksionimit ndryshon nga dhoma e jonizimit vetëm në atë që jonet krijohen në trashësinë e kristalit, dhe jo në hendekun e gazit.

Shembuj të dozimetrave bazuar në metodat e regjistrimit të jonizimit

Një pajisje moderne e këtij lloji është dozimetri klinik 27012 me një grup dhomash jonizuese, që është standardi sot.

Ndër dozimetrat individualë, KID-1, KID-2, DK-02, DP-24, etj., Si dhe ID-0.2, i cili është një analog modern i atyre të përmendur më sipër, janë përhapur gjerësisht.

Numëruesi Geiger është sensori kryesor për matjen e rrezatimit. Ai regjistron rrezatimin gama, alfa, beta dhe rrezet x. Ka ndjeshmërinë më të lartë në krahasim me metodat e tjera të regjistrimit të rrezatimit, për shembull, dhomat e jonizimit. Kjo është arsyeja kryesore për përhapjen e tij të kudondodhur. Sensorë të tjerë për matjen e rrezatimit përdoren shumë rrallë. Pothuajse të gjitha pajisjet e kontrollit dozimetrik bazohen në numëruesit Geiger. Ato prodhohen në masë dhe ka pajisje të niveleve të ndryshme: nga dozimetrat e pranimit ushtarak deri te mallrat e konsumit kinez. Tani nuk është problem të blini ndonjë pajisje për matjen e rrezatimit.

Deri kohët e fundit, nuk kishte asnjë shpërndarje kudo të instrumenteve dozimetrike. Kështu që deri në vitin 1986, gjatë aksidentit të Çernobilit, doli që popullsia thjesht nuk kishte asnjë pajisje zbulimi dozimetrike, e cila, nga rruga, përkeqësoi më tej pasojat e fatkeqësisë. Në të njëjtën kohë, megjithë përhapjen e qarqeve radio amatore dhe të krijimtarisë teknike, sportelet Geiger nuk shiteshin në dyqane, kështu që prodhimi i dozimetrave të bëra në shtëpi ishte i pamundur.

Parimi i funksionimit të numëruesve Geiger

Kjo është një pajisje elektrovakum me një parim jashtëzakonisht të thjeshtë funksionimi. Sensori i rrezatimit është një dhomë metalike ose qelqi me metalizim, e mbushur me një gaz inert të rrallë. Një elektrodë vendoset në qendër të dhomës. Muret e jashtme të dhomës janë të lidhura me një burim të tensionit të lartë (zakonisht 400 volt). Elektroda e brendshme - ndaj amplifikatorit të ndjeshëm. Rrezatimi jonizues (rrezatimi) është një rrymë grimcash. Ata fjalë për fjalë bartin elektrone nga katoda e tensionit të lartë në filamentet e anodës. Në të thjesht induktohet një tension, i cili tashmë mund të matet duke e lidhur atë me një përforcues.

Ndjeshmëria e lartë e numëruesit Geiger është për shkak të efektit të ortekëve. Energjia që amplifikuesi regjistron në dalje nuk është energjia e burimit të rrezatimit jonizues. Kjo është energjia e furnizimit me energji të tensionit të lartë të vetë dozimetrit. Grimca depërtuese mbart vetëm një elektron (një ngarkesë energjie që shndërrohet në një rrymë të regjistruar nga njehsori). Midis elektrodave futet një përzierje gazi e përbërë nga gazra fisnikë: argoni, neoni. Është projektuar për të shuar shkarkimet e tensionit të lartë. Nëse ndodh një shkarkim i tillë, atëherë ky do të jetë një numërues i rremë pozitiv. Qarku i mëpasshëm i matjes injoron thumba të tilla. Përveç kësaj, furnizimi me energji i tensionit të lartë duhet gjithashtu të mbrohet prej tyre.

Qarku i furnizimit me energji elektrike në numëruesin Geiger siguron një rrymë dalëse prej disa mikroamps me një tension daljeje prej 400 volt. Vlera e saktë e tensionit të furnizimit përcaktohet për çdo markë të njehsorit sipas specifikimit teknik të tij.

Aftësitë e numëruesve Geiger, ndjeshmëria, rrezatimi i zbuluar

Duke përdorur një numërues Geiger, është e mundur të regjistrohet dhe matet rrezatimi gama dhe beta me saktësi të lartë. Fatkeqësisht, është e pamundur të njihet drejtpërdrejt lloji i rrezatimit. Kjo bëhet në mënyrë indirekte duke vendosur barriera midis sensorit dhe objektit ose zonës që ekzaminohet. Rrezet gama janë shumë transmetuese dhe sfondi i tyre nuk ndryshon. Nëse dozimetri zbulon rrezatimin beta, atëherë instalimi i një pengese ndarëse, qoftë edhe nga një fletë e hollë metalike, do të bllokojë pothuajse plotësisht rrjedhën e grimcave beta.

Kompletet e dozimetrave individualë DP-22, DP-24 që ishin të përhapura në të kaluarën nuk përdornin numërues Geiger. Në vend të kësaj, aty u përdor një sensor i dhomës së jonizimit, kështu që ndjeshmëria ishte shumë e ulët. Pajisjet dozimetrike moderne të bazuara në numëruesit Geiger janë mijëra herë më të ndjeshme. Ato mund të përdoren për të regjistruar ndryshimet natyrore në sfondin e rrezatimit diellor.

Një tipar i dukshëm i numëruesit Geiger është ndjeshmëria e tij, e cila është dhjetëra e qindra herë më e lartë se niveli i kërkuar. Nëse një numërues ndizet në një dhomë plumbi plotësisht të mbrojtur, ai do të tregojë një sfond të madh rrezatimi natyror. Këto indikacione nuk janë një defekt në dizajnin e vetë njehsorit, i cili është verifikuar nga studime të shumta laboratorike. Të dhëna të tilla janë pasojë e sfondit natyror të rrezatimit kozmik. Eksperimenti tregon vetëm sa i ndjeshëm është numëruesi Geiger.

Veçanërisht për matjen e këtij parametri, specifikimet teknike tregojnë vlerën "ndjeshmëria e numëruesit të impulseve μr" (pulse për mikrosekondë). Sa më shumë nga këto impulse - aq më e madhe është ndjeshmëria.

Matja e rrezatimit me numërues Geiger, qark dozimetrik

Qarku i dozimetrit mund të ndahet në dy module funksionale: një furnizim me energji elektrike me tension të lartë dhe një qark matës. Furnizimi me energji të tensionit të lartë - qark analog. Moduli i matjes në dozimetrat dixhitale është gjithmonë dixhital. Ky është një numërues pulsi që shfaq vlerën përkatëse në formën e numrave në shkallën e pajisjes. Për të matur dozën e rrezatimit, është e nevojshme të numërohen pulset në minutë, 10, 15 sekonda ose vlera të tjera. Mikrokontrolluesi konverton numrin e impulseve në një vlerë specifike në shkallën e dozimetrit në njësitë standarde të rrezatimit. Këtu janë ato më të zakonshmet:

• x-ray (zakonisht përdoret mikro-roentgen);
• Sievert (mikrosievert - mSv);
• Gri, e lumtur
• dendësia e fluksit në mikrovat/m2.

Sieverti është njësia më e përdorur për matjen e rrezatimit. Të gjitha normat lidhen me të, nuk kërkohen rillogaritje shtesë. Rem - një njësi për përcaktimin e efektit të rrezatimit në objektet biologjike.

Krahasimi i një numëruesi Geiger të shkarkimit të gazit me një sensor të rrezatimit gjysmëpërçues

Numëruesi Geiger është një pajisje për shkarkimin e gazit dhe tendenca aktuale në mikroelektronikë është që t'i heqim qafe ato kudo. Janë zhvilluar dhjetëra sensorë të rrezatimit gjysmëpërçues. Niveli i sfondit të rrezatimit i regjistruar prej tyre është shumë më i lartë se sa për numëruesit Geiger. Ndjeshmëria e një sensori gjysmëpërçues është më e keqe, por ka një avantazh tjetër - efikasitetin. Gjysmëpërçuesit nuk kërkojnë fuqi të tensionit të lartë. Ato janë të përshtatshme për dozimetra portativë me bateri. Një avantazh tjetër është regjistrimi i grimcave alfa. Vëllimi i gazit të njehsorit është shumë më i madh se një sensor gjysmëpërçues, por dimensionet e tij janë ende të pranueshme edhe për pajisjet portative.

Matja e rrezatimit alfa, beta dhe gama

Rrezatimi gama është më i lehtë për t'u matur. Ky është rrezatim elektromagnetik, i cili është një rrymë fotonesh (drita është gjithashtu një rrymë fotonesh). Ndryshe nga drita, ajo ka një frekuencë shumë më të lartë dhe një gjatësi vale shumë të shkurtër. Kjo e lejon atë të depërtojë përmes atomeve. Në mbrojtjen civile, rrezatimi gama është rrezatim depërtues. Ai depërton nëpër muret e shtëpive, makinave, strukturave të ndryshme dhe mbahet vetëm nga një shtresë dheu ose betoni disa metra e gjatë. Regjistrimi i kuanteve gama kryhet me kalibrimin e dozimetrit sipas rrezatimit gama natyrale të diellit. Burimet e rrezatimit nuk kërkohen. Është një çështje krejtësisht e ndryshme me rrezatimin beta dhe alfa.

Nëse rrezatimi jonizues α (rrezatimi alfa) vjen nga objekte të jashtme, atëherë ai është pothuajse i sigurt dhe përfaqëson një rrymë bërthamash të atomeve të Heliumit. Gama dhe përshkueshmëria e këtyre grimcave është e vogël - disa mikrometra (milimetra maksimale) - në varësi të përshkueshmërisë së mediumit. Për shkak të kësaj veçorie, pothuajse nuk regjistrohet nga numëruesi Geiger. Në të njëjtën kohë, regjistrimi i rrezatimit alfa është i rëndësishëm, pasi këto grimca janë jashtëzakonisht të rrezikshme kur depërtojnë në trup me ajër, ushqim dhe ujë. Për dekretimin e tyre, numëruesit Geiger përdoren në një masë të kufizuar. Sensorët e veçantë gjysmëpërçues janë më të zakonshëm.

Rrezatimi beta regjistrohet në mënyrë të përkryer nga numëruesi Geiger, sepse grimca beta është një elektron. Ai mund të udhëtojë qindra metra në atmosferë, por absorbohet mirë nga sipërfaqet metalike. Në këtë drejtim, numëruesi Geiger duhet të ketë një dritare mike. Dhoma metalike është bërë me një trashësi të vogël muri. Përbërja e gazit të brendshëm zgjidhet në atë mënyrë që të sigurojë një rënie të vogël të presionit. Detektori i rrezatimit beta vendoset në një sondë të largët. Në jetën e përditshme, dozimetra të tillë nuk janë shumë të zakonshëm. Këto janë kryesisht produkte ushtarake.

Dozimetër personal me numërues Geiger

Kjo klasë pajisjesh ka një ndjeshmëri të lartë në ndryshim nga modelet më të vjetra me dhoma jonizimi. Modele të besueshme ofrohen nga shumë prodhues vendas: Terra, MKS-05, DKR, Radex, RKS. Këto janë të gjitha pajisje të pavarura me dalje të të dhënave në ekran në njësi standarde matëse. Ekziston një mënyrë për të shfaqur dozën e akumuluar të rrezatimit dhe nivelin e menjëhershëm të sfondit.

Një drejtim premtues është një bashkëngjitje e dozimetrit shtëpiak me një smartphone. Pajisjet e tilla prodhohen nga prodhues të huaj. Kanë aftësi të pasura teknike, ka funksion të ruajtjes së leximeve, llogaritjes, rillogaritjes dhe përmbledhjes së rrezatimit për ditë, javë, muaj. Deri më tani, për shkak të vëllimeve të ulëta të prodhimit, kostoja e këtyre pajisjeve është mjaft e lartë.

Dozimetra shtëpiak, pse nevojiten?

Numëruesi Geiger është një element specifik i dozimetrit, plotësisht i paarritshëm për vetë-prodhim. Për më tepër, ajo gjendet vetëm në dozimetra ose shitet veçmas në dyqanet e radios. Nëse ky sensor është i disponueshëm, të gjithë përbërësit e tjerë të dozimetrit mund të montohen në mënyrë të pavarur nga pjesët e një shumëllojshmërie të pajisjeve elektronike të konsumit: televizorë, pllaka amë, etj. Rreth një duzinë modelesh ofrohen tani në faqet dhe forumet e radios amatore. Vlen të mblidhen ato, pasi këto janë opsionet më të zhvilluara që kanë udhëzues të detajuar për konfigurimin dhe korrigjimin e gabimeve.

Qarku i ndërrimit të numëratorit Geiger gjithmonë nënkupton praninë e një burimi të tensionit të lartë. Tensioni tipik i funksionimit të njehsorit është 400 volt. Përftohet sipas qarkut të gjeneratorit bllokues, dhe ky është elementi më kompleks i qarkut të dozimetrit. Dalja e numëruesit mund të lidhet me një përforcues me frekuencë të ulët dhe të numërojë klikimet në altoparlant. Një dozimetër i tillë montohet në raste urgjente, kur praktikisht nuk ka kohë për prodhim. Teorikisht, dalja e një numëruesi Geiger mund të lidhet me hyrjen audio të pajisjeve shtëpiake, siç është një kompjuter.

Dozimetrat e bërë në shtëpi të përshtatshme për matje të sakta janë montuar të gjithë në mikrokontrollues. Shkathtësitë programuese nuk janë të nevojshme këtu, pasi programi regjistrohet i gatshëm nga aksesi i lirë. Vështirësitë këtu janë tipike për prodhimin elektronik në shtëpi: marrja e një bord qarku të printuar, bashkimi i komponentëve të radios, krijimi i një kaseje. E gjithë kjo zgjidhet në një punëtori të vogël. Dozimetrat shtëpiak nga numëruesit Geiger bëhen në rastet kur:

• nuk ka asnjë mënyrë për të blerë një dozimetër të gatshëm;
• keni nevojë për një pajisje me karakteristika të veçanta;
• është e nevojshme të studiohet procesi i ndërtimit dhe rregullimit të dozimetrit.

Një dozimetër i bërë vetë kalibrohet në sfondin natyror duke përdorur një dozimetër tjetër. Kjo përfundon procesin e ndërtimit.

Nëse keni ndonjë pyetje - lini ato në komentet poshtë artikullit. Ne ose vizitorët tanë do të jemi të lumtur t'u përgjigjemi atyre.

Qëllimi i sporteleve

Numëruesi Geiger-Muller është një pajisje me dy elektroda e krijuar për të përcaktuar intensitetin e rrezatimit jonizues ose, me fjalë të tjera, për të numëruar grimcat jonizuese që dalin nga reaksionet bërthamore: jonet e heliumit (- grimcat), elektronet (- grimcat), rrezet X. kuantet (- grimcat) dhe neutronet. Grimcat përhapen me një shpejtësi shumë të madhe [deri në 2 . 10 7 m / s për jonet (energjia deri në 10 MeV) dhe rreth shpejtësisë së dritës për elektronet (energjia 0,2 - 2 MeV)], për shkak të së cilës ato depërtojnë brenda numëruesit. Roli i numëruesit është të formojë një impuls të tensionit të shkurtër (fraksion të një milisekondi) (njësi - dhjetëra volt) kur një grimcë hyn në vëllimin e pajisjes.

Në krahasim me detektorët (sensorët) e tjerë të rrezatimit jonizues (dhoma e jonizimit, numëruesi proporcional), numëruesi Geiger-Muller ka një ndjeshmëri të lartë të pragut - ju lejon të kontrolloni sfondin radioaktiv natyror të tokës (1 grimcë për cm 2 në 10 - 100 sekonda). Kufiri i sipërm i matjes është relativisht i ulët - deri në 10 4 grimca për cm 2 në sekondë ose deri në 10 Sievert në orë (Sv / h). Një tipar i numëruesit është aftësia për të formuar të njëjtat impulse të tensionit të daljes, pavarësisht nga lloji i grimcave, energjia e tyre dhe numri i jonizimeve të prodhuara nga grimca në vëllimin e sensorit.

Funksionimi i njehsorit Geiger bazohet në një shkarkim gazi pulsues jo të vetë-qëndrueshëm ndërmjet elektrodave metalike, i cili inicohet nga një ose më shumë elektrone që shfaqen si rezultat i jonizimit të gazit -, -, ose -grimcë. Matësit zakonisht përdorin një dizajn cilindrik të elektrodave, dhe diametri i cilindrit të brendshëm (anodë) është shumë më i vogël (2 ose më shumë renditje të madhësisë) se ai i jashtëm (katoda), që ka një rëndësi thelbësore. Diametri karakteristik i anodës është 0.1 mm.

Grimcat hyjnë në banak përmes guaskës së vakumit dhe katodës në një version "cilindrik" të dizajnit (Fig. 2, a) ose përmes një dritareje të hollë të veçantë të sheshtë në versionin "fund" të dizajnit (Fig. 2 , b). Varianti i fundit përdoret për regjistrimin e grimcave β që kanë aftësi të ulët depërtuese (për shembull, ato mbahen nga një fletë letre), por janë shumë të rrezikshme biologjikisht nëse burimi i grimcave hyn në trup. Detektorët me dritare mike përdoren gjithashtu për të numëruar grimcat β me energji relativisht të ulët (rrezatimi beta "i butë").

Oriz. 2. Hartime skematike të një cilindrike ( a) dhe fund ( b) Numron Geiger. Emërtimet: 1 - guaskë vakum (qelqi); 2 - anodë; 3 - katodë; 4 - dritare (mikë, celofan)

Në versionin cilindrik të banakut, i krijuar për të zbuluar grimcat me energji të lartë ose rrezet e buta X, përdoret një guaskë vakum me mure të hollë, dhe katoda është bërë prej fletë metalike të hollë ose në formën e një filmi të hollë metalik (bakër, alumini) i depozituar në sipërfaqen e brendshme të guaskës. Në një numër dizajnesh, një katodë metalike me mure të hollë (me ngurtësues) është një element i guaskës së vakumit. Rrezatimi i fortë me rreze x (grimca) ka një fuqi të lartë depërtuese. Prandaj, ai regjistrohet nga detektorë me mure mjaft të trasha të guaskës së vakumit dhe një katodë masive. Në numëruesit neutron, katoda është e veshur me një shtresë të hollë kadmiumi ose bor, në të cilën rrezatimi neutron shndërrohet në rrezatim radioaktiv përmes reaksioneve bërthamore.

Vëllimi i pajisjes zakonisht mbushet me argon ose neon me një përzierje të vogël (deri në 1%) të argonit me një presion afër atmosferës (10 -50 kPa). Për të eliminuar fenomenet e padëshirueshme pas shkarkimit, një përzierje e avujve të bromit ose alkoolit (deri në 1%) futet në mbushjen e gazit.

Aftësia e një numëruesi Geiger për të zbuluar grimcat pavarësisht nga lloji dhe energjia e tyre (për të gjeneruar një impuls të tensionit pavarësisht nga numri i elektroneve të formuara nga grimca) përcaktohet nga fakti se, për shkak të diametrit shumë të vogël të anodës, pothuajse i gjithë voltazhi i aplikuar në elektroda është i përqendruar në një shtresë të ngushtë afër anodës. Jashtë shtresës ekziston një "rajon i bllokimit të grimcave" në të cilin ato jonizojnë molekulat e gazit. Elektronet e shkëputura nga grimca nga molekulat përshpejtohen drejt anodës, por gazi jonizohet dobët për shkak të forcës së ulët të fushës elektrike. Jonizimi rritet ndjeshëm pas hyrjes së elektroneve në shtresën afër anodës me një forcë të lartë fushe, ku ortekët e elektroneve (një ose disa) zhvillohen me një shkallë shumë të lartë të shumëzimit të elektroneve (deri në 10 7). Sidoqoftë, rryma që rezulton nuk arrin ende një vlerë që korrespondon me gjenerimin e sinjalit të sensorit.

Një rritje e mëtejshme e rrymës në vlerën e funksionimit është për shkak të faktit se, njëkohësisht me jonizimin, fotonet ultravjollcë gjenerohen në ortekë me një energji prej rreth 15 eV, e mjaftueshme për të jonizuar molekulat e papastërtive në mbushjen e gazit (për shembull, jonizimi potenciali i molekulave të bromit është 12,8 V). Elektronet që u shfaqën si rezultat i fotojonizimit të molekulave jashtë shtresës përshpejtohen drejt anodës, por ortekët nuk zhvillohen këtu për shkak të forcës së ulët të fushës dhe procesi ka pak efekt në zhvillimin e shkarkimit. Në shtresë, situata është e ndryshme: fotoelektronet që rezultojnë, për shkak të intensitetit të lartë, nisin ortekët intensivë në të cilët krijohen fotone të reja. Numri i tyre e kalon atë fillestar dhe procesi në shtresë sipas skemës "fotone - ortekë elektronikë - fotone" rritet me shpejtësi (disa mikrosekonda) (hyn në "modalitetin e shkas"). Në këtë rast, shkarkimi nga vendi i ortekëve të parë të inicuar nga grimca përhapet përgjatë anodës ("ndezja tërthore"), rryma e anodës rritet ndjeshëm dhe formohet buza kryesore e sinjalit të sensorit.

Buza e pasme e sinjalit (ulja e rrymës) është për shkak të dy arsyeve: një rënie në potencialin e anodës për shkak të një rënie të tensionit nga rryma në të gjithë rezistencën (në skajin kryesor, potenciali mbahet nga kapaciteti i ndërelektrodave) dhe një rënie në forcën e fushës elektrike në shtresën nën veprimin e ngarkesës hapësinore të joneve pasi elektronet largohen për në anodë (ngarkesa rrit potencialet e pikave, si rezultat i së cilës rënia e tensionit në shtresë zvogëlohet, dhe në zonën e bllokimit të grimcave rritet). Të dyja arsyet zvogëlojnë intensitetin e zhvillimit të ortekëve dhe procesi sipas skemës "ortek - fotone - ortekë" zbehet, dhe rryma përmes sensorit zvogëlohet. Pas përfundimit të pulsit aktual, potenciali i anodës rritet në nivelin fillestar (me njëfarë vonese për shkak të ngarkesës së kapacitetit ndërelektrod përmes rezistencës së anodës), shpërndarja e potencialit në hendekun midis elektrodave kthehet në formën e tij origjinale si një rezultat i ikjes së joneve në katodë, dhe numëruesi rikthen aftësinë për të regjistruar ardhjen e grimcave të reja.

Prodhohen dhjetëra lloje të detektorëve të rrezatimit jonizues. Për përcaktimin e tyre përdoren disa sisteme. Për shembull, STS-2, STS-4 - numërues vetë-fikës të fytyrës, ose MS-4 - një numërues me një katodë bakri (V - me tungsten, G - me grafit), ose SAT-7 - numërues i grimcave të fytyrës, SBM -10 - kundër - grimcat metalike, SNM-42 - numërues neutron metalik, CPM-1 - numërues për rrezatimin me rreze X, etj.