Geiger counter - hovedføleren til måling af stråling. Det registrerer gamma, alfa, beta-stråling og røntgenstråler. Det har den højeste følsomhed i sammenligning med andre metoder til optagelse af stråling, for eksempel ioniseringskamre. Dette er hovedårsagen til den udbredte distribution. Andre sensorer til måling af stråling anvendes meget sjældent. Næsten alle dosimetriske overvågningsenheder er bygget præcist på Geiger-tællere. De produceres i store mængder, og der er enheder af forskellige niveauer: fra militære acceptdosimetre til kinesiske forbrugsvarer. Nu er det ikke noget problem at købe en enhed til måling af stråling.
Den universelle distribution af dosimetriske instrumenter er endnu ikke blevet for nylig. Så i 1986 blev det i Tjernobyl-ulykken vist, at befolkningen simpelthen ikke har nogen dosimetriske rekognoseringsanordninger, som i øvrigt forværrede konsekvenserne af katastrofen yderligere. På samme tid blev Geiger-tællerne på trods af spredningen af amatørradio og cirkler af teknisk kreativitet ikke solgt i butikkerne, så det var umuligt at lave hjemmelavede dosimetre.
Geiger regner med arbejdsprincippet
Dette er en elektrovacuum enhed med et ekstremt simpelt driftsprincip. Den radioaktive strålingsføler er et metal- eller glaskammer med metallisering fyldt med afladet inert gas. I midten af kameraet er der en elektrode. Kammerets ydre vægge er forbundet med en højspændingskilde (normalt 400 volt). Intern elektrode - til en følsom forstærker. Ioniserende stråling (stråling) er en strøm af partikler. De bogstaveligt overfører elektroner fra højspændingskatoden til anodefilamenterne. Det inducerer simpelthen en spænding, der allerede kan måles ved at forbinde til en forstærker.
Geiger-diskens høje følsomhed skyldes lavineffekten. Den energi, som forstærkeren registrerer ved udgangen, er ikke den ioniserende strålingskildes energi. Dette er energien i højspændingsstrømforsyningen i dosimeteret selv. En penetreret partikel overfører kun en elektron (energiladning, som bliver til en strøm registreret af måleren). Mellem elektroderne indføres en gasblanding bestående af ædle gasser: argon, neon. Det er designet til at slukke højspændingsudladninger. Hvis en sådan udledning opstår, vil det være en falsk positiv for tælleren. Et efterfølgende målekredsløb ignorerer sådanne afvigere. Desuden skal højspændingsforsyningen også beskyttes mod dem.
Strømkredsløbet i Geiger-tælleren giver udgangsstrømmen i flere mikroamper ved en udgangsspænding på 400 volt. Den nøjagtige værdi af forsyningsspændingen er indstillet for hvert mærke af måleren i henhold til dens tekniske specifikation.
Geiger tæller kapacitet, følsomhed, registrerede emissioner
Ved hjælp af en Geiger-tæller kan gamma- og beta-stråling registreres og måles nøjagtigt. Desværre kan du ikke genkende strålingstypen direkte. Dette gøres indirekte ved at installere barrierer mellem sensoren og objektet eller terrænet, der undersøges. Gamma stråler har høj permeabilitet, og deres baggrund ændrer sig ikke. Hvis dosimeteren påvist beta-stråling, ville installationen af en adskillelsesbarriere, selv fra et tyndt metalplader, næsten fuldstændigt blokere strømmen af beta-partikler.
De fælles sæt af individuelle dosimetre DP-22, DP-24 brugte ikke Geiger-tællere. I stedet blev der anvendt en ioniseringskammerføler der, så følsomheden var meget lav. Moderne dosimetriske instrumenter på Geiger-tællere er tusinder gange mere følsomme. Med dem kan du registrere naturlige ændringer i solens baggrundsstråling.
Et bemærkelsesværdigt træk ved Geiger-tælleren er dens følsomhed, som er tiere eller hundrede gange højere end det krævede niveau. Hvis måleren tændes i et helt beskyttet blykammer, vil det vise en enorm naturlig strålingsbakgrund. Disse aflæsninger er ikke en defekt i selve målerenes konstruktion, som er blevet verificeret af talrige laboratorieundersøgelser. Sådanne data er en konsekvens af den naturlige strålings kosmiske baggrund. Eksperimentet viser kun, hvor følsomt Geiger-tælleren er.
Specielt til måling af denne parameter angiver de tekniske egenskaber værdien af impulsdimensorens følsomhed (pulser per mikrosekund). Jo flere af disse impulser, desto større er følsomheden.
Strålingsmåling ved Geiger-tæller, dosimeter kredsløb
Dosimeter kredsløbet kan opdeles i to funktionelle moduler: en højspændings strømforsyning og et målekreds. Højspændingsforsyning - Analog. Målemodulet på digitale dosimetre er altid digitalt. Dette er en pulscounter, som viser den tilsvarende værdi i form af tal på instrumentskalaen. For at måle strålingsdosis er det nødvendigt at tælle pulserne pr. Minut, 10, 15 sekunder eller andre værdier. Mikrocontroller genberegner antallet af impulser til en bestemt værdi på dosimeterets skala i standardstråleenheder. Her er de mest almindelige:
- X-ray (sædvanligvis brugt røntgen);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Grå, glad
- strømningstæthed i mikrovåd / m2.
Sievert er den mest populære strålingsmåleenhed. Alle normer er korreleret med det, ingen yderligere omberegninger er påkrævet. Rem - en enhed til bestemmelse af effekten af stråling på biologiske objekter.
Sammenligning af gasudladnings Geiger-tælleren med en halvlederstrålesensor
Geiger-tælleren er en gasudladningsanordning, og den nuværende udvikling af mikroelektronik er den universelle bortskaffelse af dem. Der er blevet udviklet snesevis af varianter af halvlederstrålesensorer. Baggrundsstrålingsniveauet registreret af dem er meget højere end for Geiger-tællere. Halvlederfølerens følsomhed er værre, men det har en anden fordel - omkostningseffektivitet. Halvledere kræver ikke højspændingseffekt. Til batteridrevne bærbare dosimetre er de velegnede. En anden fordel er registrering af alfa partikler. Gasmængden af måleren er væsentligt større end halvlederføleren, men dens dimensioner er stadig acceptable selv for bærbar teknologi.
Måling af alfa-, beta- og gammastråling
Gamma stråling er det nemmeste at måle. Dette er elektromagnetisk stråling, som er en strøm af fotoner (lys er også en strøm af fotoner). I modsætning til lys har den en meget højere frekvens og en meget kort bølgelængde. Dette gør det muligt at trænge ind i atomer. I civilt forsvar er gamma-stråling penetrerende stråling. Det trænger igennem husene, biler, forskellige strukturer og holdes kun tilbage af et lag af jord eller beton på flere meter. Registrering af gamma quanta udføres med dosimeter graduering i henhold til solens naturlige gamma stråling. Ingen strålekilder kræves. Det er en helt anden ting med beta og alpha-stråling.
Hvis a (a-stråling) stråling er ioniserende, kommer den fra eksterne genstande, så er den næsten sikker og er en strøm af heliumatomer. Omfanget og permeabiliteten af disse partikler er lille - nogle få mikrometer (maksimale millimeter) - afhængigt af mediumets permeabilitet. På grund af denne funktion registrerer den næsten ikke med en Geiger-tæller. Samtidig er registrering af alfa-stråling vigtig, da disse partikler er yderst farlige, når de trænger ind i kroppen med luft, mad og vand. For deres dekret anvendes Geiger-tællere begrænset. Særlige halvleder sensorer er mere almindelige.
Betastråling registreres perfekt af en Geiger-tæller, fordi beta-partiklen er en elektron. Det kan flyve hundredvis af meter i atmosfæren, men absorberes godt af metaloverflader. I denne henseende skal Geiger-tælleren have et glimmervindue. Metalkammeret er lavet med en lille vægtykkelse. Sammensætningen af den indre gas vælges på en sådan måde, at der sikres et lille trykfald. En beta-strålingsdetektor placeres på en fjernbetjening. I hverdagen er sådanne dosimetre ikke udbredt. Disse er primært militære produkter.
Individuel dosimeter med Geiger-tæller
Denne klasse af enheder er meget følsom, i modsætning til ældre modeller med ioniseringskamre. Pålidelige modeller tilbydes af mange indenlandske producenter: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Disse er alle stand-alone enheder med data output til skærmen i standard enheder. Der er en indikation af den akkumulerede dosis af stråling og det øjeblikkelige baggrundsniveau.
En lovende retning er et husstandsdimeter-præfiks til en smartphone. Sådanne anordninger fremstilles af udenlandske producenter. De har rige tekniske evner, der er en funktion til lagring af indikationer, omkostning, omberegning og summation af stråling i dage, uger, måneder. På grund af lave produktionsmængder er omkostningerne til disse enheder hidtil ganske høje.
Hjemmelavede dosimetre, hvorfor er de nødvendige?
Geiger-tælleren er et specifikt element i dosimeteret, helt utilgængeligt til uafhængig produktion. Derudover findes den kun i dosimetre eller sælges separat i radioforretninger. Hvis denne sensor er tilgængelig, kan alle andre komponenter i dosimeteret monteres uafhængigt af dele af forskellige forbrugerelektronik: fjernsyn, bundkort osv. Omkring et dusin designs tilbydes nu på amatørradio-websteder og fora. Det er værd at samle dem, da disse er de mest modne muligheder, med detaljerede vejledninger til opsætning og justering.
Kredsløbet til at tænde en Geiger-tæller indebærer altid en højspændingskilde. Typisk målespænding er 400 volt. Det er opnået i henhold til blokeringsgenerator kredsløb, og dette er det mest komplekse element i dosimeter kredsløb. Outputtet fra tælleren kan tilsluttes en lavfrekvent forstærker og tælle klik i højttaleren. Et sådant dosimeter samles i nødstilfælde, når der praktisk talt ikke er tid til produktion. Teoretisk kan udgangen fra en Geiger-tæller tilsluttes lydindgangen til husholdningsudstyr, såsom en computer.
Selvfremstillede dosimetre, der er egnede til præcise målinger, er samlet på mikrocontrollere. Programmeringsevner er ikke nødvendige her, da programmet registreres klar fra den frie adgang. Vanskelighederne her er typiske for hjemmeelektronisk produktion: opnåelse af et printkort, lodning af radiokomponenter og fremstilling af sagen. Alt dette er løst i et lille værksted. Selvfremstillede dosimetre fra Geiger-tællere laves i tilfælde hvor:
- Der er ingen mulighed for at købe en færdig dosimeter;
- har brug for en enhed med særlige egenskaber
- Det er nødvendigt at studere processen med at opbygge og justere dosimeteret.
Den hjemmelavede dosimeter er kalibreret mod en naturlig baggrund ved hjælp af en anden dosimeter. Her slutter byggeprocessen.
