Geiger counter - huvudsensorn för mätning av strålning. Det registrerar gamma, alfa, beta-strålning och röntgenstrålar. Den har högsta känslighet i jämförelse med andra metoder för inspelning av strålning, till exempel joniseringskamrar. Detta är huvudorsaken till den utbredda distributionen. Andra sensorer för mätning av strålning används mycket sällan. Nästan alla dosimetriska övervakningsanordningar är byggda exakt på Geiger-räknare. De produceras i stora mängder, och det finns enheter av olika nivåer: från militära acceptansdimetrar till kinesiska konsumtionsvaror. Nu är det inte ett problem att köpa någon apparat för mätning av strålning.
Den universella fördelningen av dosimetriska instrument har ännu inte varit nyligen. Så vid 1986, under Tjernobylolyckan, visade det sig att befolkningen helt enkelt inte hade några dosimetriska rekognosningsanordningar, vilket i övrigt förvärrade ytterligare konsekvenserna av katastrofen. Samtidigt, trots spridningen av amatörradio och cirklar av teknisk kreativitet, såldes Geiger-räknare inte i butikerna, så tillverkningen av självgjorda dosimetrar var omöjlig.
Geiger räknar arbetsprincipen
Detta är en elektrovacuumanordning med en extremt enkel driftsprincip. Den radioaktiva strålningsdetektorn är en metall- eller glaskammare med metallisering fylld med urladdad inert gas. I mitten av kameran finns en elektrod. Kammarens ytterväggar är anslutna till en högspänningskälla (vanligtvis 400 volt). Intern elektrod - till en känslig förstärkare. Joniserande strålning (strålning) är en ström av partiklar. De överför bokstavligen elektroner från högspänningskatoden till anodfilamenten. Det inducerar helt enkelt en spänning som redan kan mätas genom att ansluta till en förstärkare.
Geiger-räknarens högkänslighet beror på lavin effekten. Den energi som förstärkaren registrerar vid utgången är inte energin hos joniserande strålningskällan. Detta är energin hos dosimeterns högspänningsaggregatsenhet. En penetrerad partikel överför bara en elektron (energiladdning, som förvandlas till en ström, registrerad av mätaren). Mellan elektroderna infördes en gasblandning bestående av ädelgaser: argon, neon. Den är konstruerad för att släcka högspänningsutsläpp. Om en sådan urladdning uppstår kommer det att vara en falsk positiv för räknaren. En efterföljande mätkrets ignorerar sådana eliminatorer. Dessutom måste högspänningsaggregatet skyddas från dem.
Strömkretsen i Geiger-räknaren ger utgångsströmmen i flera mikroampor vid en utgångsspänning på 400 volt. Det exakta värdet av matningsspänningen är inställd för varje märke av mätaren enligt dess tekniska specifikation.
Geiger-tellerfunktioner, känslighet, inspelade utsläpp
Med hjälp av en Geiger-räknare kan gamma- och beta-strålning registreras och mätas exakt. Tyvärr kan du inte känna igen strålningstypen direkt. Detta görs indirekt genom att installera hinder mellan sensorn och objektet eller terrängen som granskas. Gamma strålar har hög permeabilitet, och deras bakgrund ändras inte. Om dosimetern upptäckte beta-strålning, skulle installeringen av en separationsbarriär, även från en tunn metallplåt, nästan helt blockera flödet av beta-partiklar.
De gemensamma uppsättningarna av individuella dosimetrar DP-22, DP-24 använde inte Geiger-räknare. I stället användes en joniseringskammarens sensor där, så känsligheten var mycket låg. Moderna dosimetriska instrument på Geiger-räknare är tusentals gånger känsligare. Med dem kan du registrera naturliga förändringar i solens bakgrundsstrålning.
Ett anmärkningsvärt inslag i Geiger-räknaren är dess känslighet, vilket är tiotals eller hundratals gånger högre än den önskade nivån. Om mätaren slås på i en helt skyddad blykammare, kommer den att visa en enorm naturlig strålningsbakgrund. Dessa avläsningar är inte en defekt i själva mätarens konstruktion, vilket har verifierats av många laboratorietester. Sådan data är en konsekvens av den naturliga strålnings kosmiska bakgrunden. Experimentet visar bara hur känslig Geiger-räknaren är.
Specifikt för mätning av denna parameter anger de tekniska egenskaperna värdet av impulsräknarenes känslighet (pulser per mikrosekund). Ju fler av dessa pulser desto större känslighet.
Strålningsmätning genom Geiger-räknare, dosimeterkrets
Dosimeterkretsen kan delas in i två funktionella moduler: en högspänningsaggregat och en mätkrets. Högspänningsaggregat - Analog. Mätmodulen på digitala dosimetrar är alltid digital. Detta är en pulsräknare som visar motsvarande värde i form av tal på instrumentskalan. För att mäta strålningsdosen är det nödvändigt att räkna pulserna per minut, 10, 15 sekunder eller andra värden. Mikrokontrollern räknar om antalet pulser till ett specifikt värde på dosimeterns skala i standard strålningsenheter. Här är de vanligaste:
- Röntgenstråle (vanligtvis röntgenstråle);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Grå, glad
- flödesdensitet i mikrogatt / m2.
Sievert är den mest populära strålningsmätningsenheten. Alla normer är korrelerade med det, inga ytterligare omräkningar krävs. Rem - en enhet för att bestämma effekten av strålning på biologiska föremål.
Jämförelse av gasutlopps-Geiger-räknaren med en halvledarstrålningssensor
Geiger-räknaren är en gasutmatningsanordning, och den nuvarande utvecklingen av mikroelektronik är den universella bortskaffandet av dem. Dussintals varianter av halvledar strålningssensorer har utvecklats. Bakgrundsstrålningsnivån som registreras av dem är mycket högre än för Geiger-räknare. Halvledarsensorns känslighet är sämre, men den har en annan fördel - kostnadseffektivitet. Halvledare kräver inte högspänningseffekt. För batteridriven bärbara dosimetrar är de väl lämpade. En annan fördel är registrering av alfapartiklar. Mätarens gasvolym är väsentligt större än halvledarsensorn, men dess dimensioner är fortfarande acceptabla även för bärbar teknik.
Mätning av alfa-, beta- och gammastrålning
Gamma strålning är det enklaste att mäta. Detta är elektromagnetisk strålning, som är en ström av fotoner (ljus är också en ström av fotoner). Till skillnad från ljus har den en mycket högre frekvens och en mycket kort våglängd. Detta gör det möjligt att tränga in i atomer. I civilförsvaret tränger gammastrålning ut genom strålning. Det tränger igenom väggarna i hus, bilar, olika strukturer och hålls tillbaka endast av ett lager av jord eller betong på flera meter. Registrering av gamma quanta utförs med dosimetergraderingen enligt solens naturliga gammastrålning. Inga strålningskällor krävs. Det är ganska annat med beta och alfa strålning.
Om α (alfastrålning) strålning är joniserande kommer den från externa föremål, då är det nästan säkert och det är en ström av heliumatomer. Intervallet och permeabiliteten hos dessa partiklar är liten - några mikrometer (maximala millimeter) - beroende på mediumets permeabilitet. På grund av denna funktion registreras det nästan inte med en Geiger-räknare. Samtidigt är registrering av alfastrålning viktig eftersom dessa partiklar är extremt farliga när de tränger in i kroppen med luft, mat och vatten. För deras dekret används Geiger-räknare begränsade. Särskilda halvledarsensorer är vanligare.
Betastrålning registreras perfekt av en Geiger-räknare, eftersom beta-partikeln är en elektron. Det kan flyga hundratals meter i atmosfären, men absorberas väl av metallytor. I detta avseende måste Geiger-räknaren ha ett glimmerfönster. Metallkammaren är gjord med en liten väggtjocklek. Sammansättningen av den inre gasen väljs på ett sådant sätt att det säkerställer ett litet tryckfall. En beta-strålningsdetektor placeras på en fjärrkontroll. I vardagen är sådana dosimetrar inte utbredd. Dessa är främst militära produkter.
Individuell dosimeter med Geiger-räknare
Denna klass av enheter är mycket känslig, till skillnad från äldre modeller med joniseringskamrar. Tillförlitliga modeller erbjuds av många inhemska tillverkare: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Dessa är alla fristående enheter med datautgång till skärmen i standardenheter. Det finns ett sätt att indikera den ackumulerade stråldosen, liksom den momentana bakgrundsnivån.
En lovande riktning är ett hushållsdosimeter-prefix till en smartphone. Sådana anordningar tillverkas av utländska tillverkare. De har rik teknisk kapacitet, det finns en funktion att lagra indikationer, kostnadsberäkning, omräkning och summering av strålning för dagar, veckor, månader. Hittills på grund av låga produktionsvolymer är kostnaden för dessa enheter ganska hög.
Hemmagjorda dosimetrar, varför behövs de?
Geiger-räknaren är ett specifikt element i dosimetern, helt otillgänglig för självständig produktion. Dessutom finns den endast i dosimetrar eller säljs separat i radioaffärer. Om den här sensorn är tillgänglig kan alla andra komponenter i dosimetern monteras oberoende av delar av olika konsumentelektronik: tv-apparater, moderkort, etc. Omkring ett dussin mönster erbjuds nu på amatörradio och forum. Det är värt att samla in dem, eftersom dessa är de mest mogna alternativen, med detaljerade handledning för inställning och justering.
Kretsen för att slå på en Geiger-räknare innebär alltid en högspänningskälla. Typisk mätars driftsspänning är 400 volt. Det erhålls enligt blockeringsgeneratorkretsen, och detta är det mest komplexa elementet i dosimeterkretsen. Utgången från räknaren kan anslutas till en lågfrekvent förstärkare och räkna klickarna i högtalaren. En sådan dosimeter är monterad i nödfall, när det är praktiskt taget ingen tid för produktion. Teoretiskt kan utgången från en Geiger-räknare anslutas till ljudingången hos hushållsutrustning, såsom en dator.
Självgjorda dosimetrar som är lämpliga för exakta mätningar monteras alla på mikrokontroller. Programmeringsförmåga behövs inte här, eftersom programmet spelas in redo från fri åtkomst. Svårigheterna här är typiska för hemelektronikproduktion: att få ett tryckt kretskort, lödning av radiokomponenter och att göra fallet. Allt detta löses i en liten workshop. Självgjorda dosimetrar från Geiger-räknare görs i följande fall:
- Det finns ingen möjlighet att köpa en färdig dosimeter;
- behöver en enhet med speciella egenskaper
- Det är nödvändigt att studera processen att bygga och justera dosimetern.
Den hemlagade dosimetern kalibreras mot en naturlig bakgrund med hjälp av en annan dosimeter. Det är här byggprocessen slutar.
