Счетчик гейгера-мюллера

Что такое дозиметр

дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов. Дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик.

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение. Щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

:: СЧЁТЧИК ГЕЙГЕРА ::

   Изобретенный Гансом Гейгером прибор, способный определить ионизирующее излучение, представляет собой герметизированный баллон с двумя электродами, куда закачивается газовая смесь, состоящая из неона и аргона, которая ионизируется.

На электроды подается высокое напряжение, которое само по себе никаких разрядных явлений не вызывает до того самого момента, пока в газовой среде прибора не начнется процесс ионизации.

Появление пришедших извне частиц приводит к тому, что первичные электроны, ускоренные в соответствующем поле, начинают ионизировать иные молекулы газовой среды.

В результате под воздействием электрического поля происходит лавинообразное создание новых электронов и ионов, которые резко увеличивают проводимость электронно-ионного облака. В газовой среде счетчика Гейгера происходит разряд. Количество импульсов, возникающих в течение определенного промежутка времени, прямо пропорционально количеству фиксируемых частиц.

   Он способен реагировать на ионизирующие излучения самых различных видов. Это альфа-, бета-, гамма-, а также рентгеновское, нейтронное и ультрафиолетовое излучения.

Так, входное окно счетчика Гейгера, способного регистрировать альфа- и мягкое бета-излучения, выполняется из слюды толщиной от 3 до 10 микрон. Для обнаружения рентгеновского излучения его изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового – из кварца.

Схема паяется на небольшую печатную плату, и все это помещено в алюминиевый корпус. Медные трубки и кусок алюминиевой фольги используются для фильтрации радиочастотных помех.

Список деталей нужных для радиосхемы

  • 1 BPW34 фотодиода
  • 1 LM358 ОУ
  • 1 транзистор 2N3904
  • 1 транзистор 2N7000
  • 2 конденсатора 100 НФ
  • 1 конденсатор 100 мкФ
  • 1 конденсатор 10 нФ
  • 1 конденсатор 20 нФ
  • 1 10 Мом резистор
  • 2 1.

    5 Мом резистора

  • 1 56 ком резистор
  • 1 150 ком резистор
  • 2 1 ком резистора
  • 1 250 ком потенциометр
  • 1 Пьезодинамик
  • 1 Тумблер включения питания

   Как вы можете видеть из схемы, она настолько проста, что собирается за пару часов.

 После сборки убедитесь, что полярность динамика и светодиода, являются правильными.

   Наденьте на фотодиод медные трубки и изоленту. Она должна плотно прилегать.

   Просверлите отверстие в боковой стене алюминиевого корпуса для тумблера, а сверху для фотодатчика, светодиода и регулятора чувствительности. Больше никаких дырок в корпусе быть не должно, так как схема очень чувствительна к электромагнитным наводкам.

   После того, как все электрические компоненты будут соединены, вставьте батарейки. Мы использовали три сложеные вместе CR1620 батареи. Изоленту обмотайте вокруг трубок, чтобы они не смещались. Это также поможет закрыть свет от воздействия на фотодиод. Вот теперь всё готово для начала обнаружения радиоактивных частиц.

   Проверить его в действии можно на любом тестовом источнике радиации, который вы можете найти в специальных лабораториях или в школьных кабинетах, по проведению практических работ по этой теме.

Поделитесь полезными схемами

СЕРДЦЕ НА СВЕТОДИОДАХ

   Сегодня мы попробуем спаять простое эффектное украшение – светодиодное сердце. В схеме не используется дорогих радиодеталей.

ФМ УСИЛИТЕЛЬ

   Делаем качественный полуваттный передатчик с усилителем, для передачи аудиосигнала на FM радиовещательный приёмник.

САМОДЕЛЬНЫЙ MP3 ПЛЕЕР

    Данный MP-3 плеер поддерживает достаточно много функций, например случайное воспроизведение дорожек, навигация по дорожкам (вперед, назад, пауза), регулирование громкости звука воспроизведения. Также тут присутствует поддержка файловой системы FAT32, фрагментированных файлов. Качество звука и воспроизведения музыкальных файлов находится на очень высоком уровне. 

РАБОТА ТРИГГЕРА

     Триггер определяется, как бистабильный элемент, то есть логическое устройство с обработанными связями, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний, обеспечиваемых этими связями.

Входами триггера R, T и S служат кнопки SB1 – SB3, нажатием которых подается напряжение высокого уровня. Индикаторами выходов Q и Q– являются лампы HL1 и HL2. При включении питания триггера загорается одна из ламп, например HL2.

Если теперь на вход R подать 1, нажав кнопку SB1, триггер перейдет в другое устойчивое состояние – загорится лампа HL1, а лампа HL2 погаснет.   

Немного об ионизирующих излучениях

Можно было бы сразу перейти к описанию детектора, но его работа покажется непонятной, если вы мало знаете об ионизирующих излучениях. При излучении происходит эндотермическое влияние на вещество. Этому способствует энергия. К примеру, ультрафиолет или радиоволна к таким излучениям не относятся, а вот жесткий ультрафиолетовый свет – вполне. Здесь определяется граница влияния. Вид именуется фотонным, а сами фотоны – это γ-кванты.

Эрнст Резерфорд поделил процессы испускания энергии на 3 вида, используя установку с магнитным полем:

  • γ – фотон;
  • α – ядро атома гелия;
  • β – электрон с высокой энергией.

От частиц α можно защититься бумажным полотном. β проникают глубже. Способность проникновения γ самая высокая. Нейтроны, о которых ученые узнали позже, являются опасными частицами. Они воздействуют на расстоянии нескольких десятков метров. Имея электрическую нейтральность, они не вступают в реакцию с молекулами разных веществ.

Однако нейтроны легко попадают в центр атома, провоцируют его разрушение, из-за чего образуются радиоактивные изотопы. Распадаясь, изотопы создают ионизирующие излучения. От человека, животного, растения или неорганического предмета, получившего облучение, радиация исходит несколько дней.

политика

До своей смерти в 1945 году Гейгер никогда публично не выступал за или против нацистов. Он не был другом немецкой физики и был отвергнут Филиппом Ленардом в 1927 году как «англофилер» в качестве преемника своей кафедры. Вольф пишет, что Гейгер вместе с Максом Вином и Вернером Гейзенбергом в меморандуме цитируют: « выступили против немецкой физики ».

Есть также признаки того, что Ханс Гейгер вступился за коллег и студентов, у которых были проблемы из-за законов Нюрнберга .
Лизелотт Херфорт , студентка, сдававшая дипломный экзамен Ганса Гейгера, комментирует: «… он также взял с собой моего друга по колледжу, которому, как« полуеврею », было разрешено зарегистрироваться только в качестве слушателя (только потому, что ее отец был врачом во время Первой мировой войны) , как аспирант. И это в 1939/40 году! Будучи экстерном, она смогла вместе со мной сдать дипломный экзамен в 1940 году ».
Эрнст Стюлингер отмечает: «Лишь намного позже стало известно, что профессор Гейгер помог некоторым из своих несчастных коллег, которые были вынуждены эмигрировать, наладить новое существование за границей благодаря своим близким и очень дружеским отношениям с лордом Резерфордом и другими влиятельными англичанами. имеет « . После окончания войны советские солдаты конфисковали дом Гейгера в Потсдаме . Суинн комментирует этот факт: «В июне 1945 года дом Гейгера был конфискован и опечатан, поскольку поблизости проходила Потсдамская конференция».

Но Гейгер не всегда отстаивал интересы коллег. Ганс Бете , который был уволен с государственной службы из-за Нюрнбергских законов (его мать была еврейкой) и который в настоящее время находился в Тюбингене, чтобы получить должность профессора теоретической физики, попросил Гейгера о помощи, но Гейгер отказался. Бете писал Зоммерфельду: « в любом случае, когда я спросил о том, что должно было произойти, я получил прилагаемое письмо от Гейгера, краткость которого я на самом деле нахожу почти оскорбительным, и, судя по формулировке, я больше не верю, что мне придется сказать еще много слов в Тюбингене. Я должен поговорить ». Точное содержание письма неизвестно. В устном историческом интервью с Чарльзом Вейнером в 1967 году Бете выразила разочарование реакцией Гейгера, но не упомянула его по имени.

Bunsentagung Münster 1932, Ханс Гейгер сидит вторым слева, позади него его жена.

Альфа, бета, гамма и конструкция счетчиков

Альфа-излучение задерживается бумажкой. Бета-излучение можно экранировать листом оргстекла. А от жесткого гамма-излучения нужно строить стену из свинцовых кирпичей. Это знают, пожалуй, все. И все это имеет прямое отношение к счетчикам Гейгера: чтобы он почувствовал излучение, нужно, чтобы оно, как минимум, проникло внутрь. А еще оно должно не пролететь навылет, как нейтрино сквозь Землю.

Альфа бета гамма излучение/

Счетчик типа СБМ-20 (и его старший брат СБМ-19 и младшие СБМ-10 и СБМ-21) имеют металлический корпус, в котором нет никаких специальных входных окон. Из этого вытекает, что ни о какой чувствительности к альфа-излучению речи не идет. Бета-лучи он чувствует достаточно неплохо, но только если они достаточно жесткие, чтобы проникнуть внутрь. Это где-то от 300 кэВ. А вот гамма-излучение он чувствует, начиная с пары десятков кэВ.

А счетчики СБТ-10 и СИ-8Б (а также новомодные и малодоступные из-за ломовых цен Бета-1,2 и 5) вместо сплошной стальной оболочки имеют обширное окно из тонкой слюды. Через это окно способны проникнуть бета-частицы с энергией свыше 100-150 кэВ, что позволяет увидеть загрязнение углеродом-14, которое абсолютно невидимо для стальных счетчиков. Также окно из слюды позволяет счетчику чувствовать альфа-частицы.

Правда, в отношении последних надо смотреть на толщину слюды конкретных счетчиков. Так, СБТ-10 с его толстой слюдой его практически не видит, а у Беты-1 и 2 слюда тоньше, что дает эффективность регистрации альфа-частиц плутония-239 около 20%. СИ-8Б — где-то посередине между ними.

А вот теперь что касается пролета насквозь. Дело в том, что альфа- и бета-частицы счетчик Гейгера регистрирует практически все, что смогли проникнуть внутрь. А вот с гамма-квантами все печально. Чтобы гамма-квант вызвал импульс в счетчике, он должен выбить из его стенки электрон. Этот электрон должен преодолеть толщу металла от точки, где произошло взаимодействие, до внутренней поверхности, и поэтому «рабочий объем» детектора, где происходит его взаимодействие с фотонами гамма-излучения — это тончайший, в несколько микрон, слой металла. Отсюда ясно, что эффективность счетчика для гамма-излучения очень мала — в сто и более раз меньше, чем для бета-излучения.

Жизнь

Счетчик Гейгера, 1932 год. Музей науки в Лондоне .

С 1902 года Ганс Гейгер изучал физику и математику в Эрлангене , где он был членом братства Бубенройта и в первые два семестра прошел годичную военную службу на стороне. В 1904 году он также провел семестр в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене . В 1906 году он сдал второй государственный экзамен и получил докторскую степень в Эрлангене под руководством Эйльхарда Видемана за работу по измерениям излучения, температуры и потенциала в разрядных трубках с сильными токами . После окончания университета он стал ассистентом Артура Шустера из Манчестера и оставался им с 1907 года при его преемнике Эрнесте Резерфорде , чья атомная модель , расположенная в 1911 году, была частично основана на открытиях Гейгера (см. Рассеяние Резерфорда ). Помимо Резерфорда, он также работал с Эрнестом Марсденом . По окончании своего пребывания в Манчестере в 1912 году Гейгер считался международным авторитетом в области измерения радиоактивности, что также нашло отражение в книге с Вильгельмом Маковером.

В 1912 Гейгер вернулся в Германию в Physikalisch-Technische Reichsanstalt в Берлине -Charlottenburg, где он создал лабораторию по радиоактивности и работал с Джеймсом Чедвик , который последовал за ним из Манчестера и кого он также поддерживает во время своего интернирования во время Первой мировой войны , а также с Вальтером Боте . Во время Первой мировой войны он служил офицером артиллерии и работал в газовых войсках Фрица Габера ( 35-й пионерский полк ) на газовой войне. После завершения своей абилитации в Берлине в 1924 году Гейгер перешел в Университет Христиана Альбрехта в Киле в 1925 году в качестве профессора . С 1924 по 1925 год он и Боте ввели метод измерения совпадений , который они использовали для изучения эффекта Комптона . За этот эксперимент Боте позже получил Нобелевскую премию — после смерти Гейгера. Среди прочего, своим экспериментом они также продемонстрировали справедливость законов сохранения энергии и импульса на атомном уровне, что временами подвергалось сомнению (среди прочего, Нильсом Бором ). Вместе со своим докторантом Вальтером Мюллером в 1928 году он разработал в Киле счетную трубку Гейгера-Мюллера (широко известную как «счетчик Гейгера»), которая была представлена ​​публике в 1929 году.

В 1929 году Гейгер перешел в Университет Эберхарда Карлса в Тюбингене и, наконец, стал директором Физического института Берлинского технического университета в 1936 году как преемник Густава Герца, которого национал-социалисты вынудили уйти с должности . Там он, в частности, занимался космическими лучами .

Карл Шил и Ганс Гейгер (1928)

Geiger был основателем и главным редактором Zeitschrift für Physik с Карлом Шеель в 1920 году и был одним из редакторов до 1945. После смерти Шееля он был главным редактором с 1936 года. В 1926 году он был редактором справочника по физике в Springer Verlag.

В 1939 году он принимал участие в учредительных собраниях Урановой ассоциации, и его совет об активизации исследований в области ядерной энергии имел решающее значение на их встрече в сентябре. На заседании Исследовательского совета Рейха в 1942 г., посвященном дальнейшей поддержке исследований в области ядерной энергии, он высказался против дальнейшего продолжения работы.

Ханс Гейгер скончался 24 сентября 1945 года, вскоре после того, как его дом в Потсдаме был освобожден (он находился в закрытой зоне конференции союзных держав-победителей в Потсдаме) в больнице. Он уже ушел со своих научных постов в 1942 году из-за серьезного ревматического заболевания.

Ханса Гейгера похоронили на Новом кладбище в Потсдаме . Его могила сохранилась. Семья, переехавшая в Западный Берлин, установила второе надгробие на кладбище Грюневальд , которое также сохранилось.

В 1929 году он получил медаль Хьюза Королевского общества , в 1937 году медаль Дадделла Лондонского физического общества и в 1934 году премию Аррениуса Академической издательской ассоциации Лейпцига. С 1932 г. он был членом-корреспондентом Саксонской академии наук, а с 1936 г. — членом Прусской академии наук . С 1936 г. он был членом правления Немецкого физического общества . В 1935 году он был избран членом Леопольдина, а в 1937 году членом-корреспондентом Геттингенской академии наук .

Одним из его докторантов является Отто Хаксель , который также был его ассистентом в TH Berlin.

В 1970 году его именем был назван кратер на Луне, а в 2000 году — астероид (14413) Гейгера . Гимназия Ганса-Гейгера в Киль-Эллербеке и лекционный зал физического центра Университета Христиана Альбрехта в Киле также названы его именем, а также начальная школа и улица в его родном городе Нойштадт; в других городах его именем названы новые дороги.

От какой радиации нужен счетчик Гейгера?

Для того, чтобы измерение радиации счетчиком Гейгера следует знать о видах радиации. Все зависит от состава излучения, то есть из каких частиц оно состоит и насколько далеко источник. Именно виды частиц влияют на то, какие последствия вызовет излучение у человека. Альфа-частицы считаются наиболее безопасными для человека, но даже они при длительном воздействии способны вызывать заболевания, опухоли и необратимые изменения в организме. В это же время наиболее опасным видом излучений является излучение, в котором принимают участие бета-частицы. Так как это опасное излучение именно его чаще всего фиксирует счетчик Гейгера.

Бета-частицы могут быть как природного происхождения, так и результатом деятельности человека. Если в природе их можно встретить при извержении вулканов, то мы чаще всего сталкиваемся с ними из-за работы АЭС или химических лабораторий. Высокая концентрация таких элементов необратимо влияет на состояние человека. Бета-излучения становятся причиной онкологических заболеваний, опухолей, поражения костного мозга и слизистых оболочек. До конца еще не изучено какое влияние радиация может оказывать на организм в зависимости от ее концентрации и времени воздействия. Но количество жертв Чернобыля, Фукусимы и Нагасаки показывает, что действительно возможен как летальный исход, так и различные мутации и заболевания, сопровождающие человека всю дальнейшую жизнь. Так дети, которые родились на зараженных территориях уже рождались с большими отклонениями или вовсе не выживали.

Поэтому так важно проверять количество радиации и соответствие ее нормам. Человек не видит этого излучения и зачастую может не замечать его воздействия вплоть до появления серьезных заболеваний

Быть предупрежденным гораздо лучше, нежели стать жертвой опасного излучения. Ведь существуют современные способы уменьшения излучения и защиты от него.

Отсюда и хорошо видно, для чего нужен счетчик Гейгера. Только благодаря этому прибору можно провести быстрый и качественный мониторинг местности на наличие ионизирующих частиц. Благодаря тому, что сейчас выпускаются разные модели уже можно встретить как профессиональные приборы, так и бытовые. Бытовые приборы позволяют быстро и качественно проводить измерения радиационного фона в домашних условиях.

Возможности счетчиков Гейгера, чувствительность, регистрируемые излучения

С помощью счетчика Гейгера можно зарегистрировать и с высокой точностью измерить гамма- и бета-излучение. К сожалению, нельзя распознать вид излучения напрямую. Это делается косвенным методом с помощью установки преград между сенсором и обследуемым объектом или местностью. Гамма-лучи обладают высокой проницаемостью, и их фон не меняется. Если дозиметр засек бета-излучение, то установка разделительной преграды даже из тонкого листа металла почти полностью перекроет поток бета-частиц.

Примечательная особенность счетчика Гейгера — чувствительность, в десятки и сотни раз превышающая необходимый уровень. Если в совершенно защищенной свинцовой камере включить счетчик, то он покажет огромный естественный радиационный фон. Эти показания не являются дефектом конструкции самого счетчика, что было проверено многочисленными лабораторными исследованиями. Такие данные — следствие естественного радиационного космического фона. Эксперимент только показывает, насколько чувствительным является счетчик Гейгера.

Специально для измерения этого параметра в технических характеристиках указывается значение «чувствительность счетчика имп мкр» (импульсов в микросекунду). Чем больше этих импульсов — тем больше чувствительность.

Измерение радиации счетчиком Гейгера, схема дозиметра

Схему дозиметра можно разделить на два функциональных модуля: высоковольтный блок питания и измерительная схема. Высоковольтный блок питания — аналоговая схема. Измерительный модуль на цифровых дозиметрах всегда цифровой. Это счетчик импульсов, который выводит соответствующее значение в виде цифр на шкалу прибора. Для измерения дозы радиации необходимо подсчитать импульсы за минуту, 10, 15 секунд или другие значения. Микроконтроллер пересчитывает число импульсов в конкретное значение на шкале дозиметра в стандартных единицах измерения радиации. Вот самые распространенные из них:

  • рентген (обычно используется микрорентген);
  • Зиверт (микрозиверт — мЗв);
  • Бэр;
  • Грей, рад,
  • плотность потока в микроваттах/м2.

Сравнение газоразрядного счетчика Гейгера с полупроводниковым датчиком радиации

Счетчик Гейгера является газоразрядным прибором, а современная тенденция микроэлектроники — повсеместное от них избавление. Были разработаны десятки вариантов полупроводниковых сенсоров радиации. Регистрируемый ими уровень радиационного фона значительно выше, чем для счетчиков Гейгера. Чувствительность полупроводникового сенсора хуже, но у него другое преимущество — экономичность. Полупроводникам не требуется высоковольтного питания. Для портативных дозиметров с батарейным питанием они хорошо подходят. Еще одно их преимущество — регистрация альфа-частиц. Газовый объем счетчика существенно больше полупроводникового сенсора, но все равно его габариты приемлемы даже для портативной техники.

Немного из истории радиации

В 1895 году были открыты рентгеновские лучи. Год спустя была открыта радиоактивность урана, тоже в связи с рентгеновскими лучами. Ученые поняли, что они столкнулись с совершенно новыми, невиданными до сих пор явлениями природы. Интересно, что феномен радиации замечался несколькими годами раньше, но ему не придали значение, хотя ожоги от рентгеновских лучей получал еще Никола Тесла и другие работники эдисоновской лаборатории. Вред здоровью приписывали чему угодно, но не лучам, с которыми живое никогда не сталкивалось в таких дозах. В самом начале XX века стали появляться статьи о вредном действии радиации на животных. Этому тоже не придавали значения до нашумевшей истории с «радиевыми девушками» – работницами фабрики, выпускавшей светящиеся часы. Они всего лишь смачивали кисточки кончиком языка. Ужасная участь некоторых из них даже не публиковалась, по этическим соображениям, и осталась испытанием только для крепких нервов врачей.

В 1939 году физик Лиза Мейтнер, которая вместе с Отто Ганом и Фрицем Штрассманом относится людям, впервые в мире поделившим ядро урана, неосторожно сболтнула о возможности цепной реакции, и с этого момента началась цепная реакция идей о создании бомбы, именно бомбы, а вовсе не «мирного атома», на который кровожадные политики XX века, понятно, не дали бы ни гроша. Те, кто был «в теме», уже знали, к чему это приведет и началась гонка атомных вооружений

Как работает счетчик

Радиация не имеет опознавательных признаков (вкуса, цвета, запаха), без специальной аппаратуры невидимку не распознать. Идея счетчика радиоактивных частиц принадлежит немецким физикам Гейгеру и Мюллеру. Гейгер придумал, Мюллер воплотил идею в жизнь. Схема претерпела мало изменений за 90 лет, прошедших с выпуска первых приборов, настолько она проста и технически совершенна, на ее основе работает большинство современных дозиметров.

Рассмотрим принцип работы классического счетчика Гейгера на примере датчика СМБ-20. Детище компании Росатом представляет собой герметичный баллончик с проволочным анодом внутри. Анод (с зарядом плюс) и стальной корпус прибора (отрицательный катод), наполненный инертным газом, образуют конденсатор.

Ионизирующие частицы, ударяясь о стенки корпуса, выбивают из металла электроны. Прорываясь к аноду сквозь газовую среду, электроны сталкиваются с молекулами газа и пополняют компанию новыми частицами. Напряжение в несколько сотен вольт между полюсами ускоряет процесс, превращает электронный поток в лавину. Газовое наполнение становится проводником. Сила тока резко возрастает. Регистрирующее устройство фиксирует скачок. Одновременно импульс вызывает падение напряжения на встроенном резисторе (высокоомное сопротивление), разность потенциалов между анодом и катодом уменьшается, разряд гасится, и счетчик готов ловить следующую частицу.

Цилиндрический СМБ-20 фиксирует гамма и жесткое бета-излучение, вызванное энергетически активными частицами с высокой проникающей способностью. Для обнаружения мягкого бета-излучения используют плоские счетчики (БЕТА -2) круглые или прямоугольной формы со слюдяным окошком, пропускающим частицы, не способные пробить металлический корпус. Здесь используется тот же принцип работы.

Альфа-частицы плохо распознаются приборами, поскольку активно взаимодействуют с окружающей средой и моментально теряют энергию. Обычный счетчик ловит α-излучение только на расстоянии нескольких сантиметров от источника.

Параметры и режимы работы счетчика Гейгера

Чтобы рассчитать чувствительность счетчика, оцените отношение количества микрорентген от образца к числу сигналов от этого излучения. Прибор не измеряет энергию частицы, поэтому не дает абсолютно точной оценки. Калибровка устройств происходит по образцам изотопных источников.

Также нужно смотреть на следующие параметры:

Рабочая зона, площадь входного окна

Характеристика площади индикатора, через которую проходят микрочастицы, зависит от его размеров. Чем шире площадь, тем большее число частиц будет поймано.

Рабочее напряжение

Напряжение должно соответствовать средним характеристикам. Сама характеристика работы — это плоская часть зависимости количества фиксированных импульсов от напряжения. Ее второе название – плато. В этом месте работа прибора достигает пиковой активности и именуется верхним пределом измерений. Значение – 400 Вольт.

Рабочая ширина

Рабочая ширина — разница между напряжением выхода на плоскость и напряжением искрового разряда. Значение – 100 Вольт.

Наклон

Величина измеряется в виде процента от количества импульсов на 1 вольт. Он показывает погрешность измерения (статистическую) в подсчете импульсов. Значение – 0,15 %.

Температура

Температура важна, поскольку счётчик часто приходится применять в сложных условиях. Например, в реакторах. Счетчики общего использования: от -50 до +70 С по Цельсию.

Рабочий ресурс

Ресурс характеризуется общим числом всех импульсов, зафиксированных до момента, когда показания прибора становятся некорректными. Если в устройстве есть органика для самогашения, количество импульсов составит один миллиард. Ресурс уместно подсчитывать только в состоянии рабочего напряжения. При хранении прибора расход останавливается.

Время восстановления

Это промежуток времени, за который устройство проводит электричество после реагирования на ионизирующую частицу. Существует верхний предел для частоты импульсов, ограничивающий интервал измерений. Значение – 10 микросекунд.

Из-за времени восстановления (его ещё называют мертвое время) прибор может подвести в решающий момент. Для предотвращения зашкаливания производители устанавливают свинцовые экраны.

Индивидуальные доказательства

  1. Вилли Нольте (Ред.): Burschenschafter Stammrolle. Список членов немецкого Burschenschaft по статусу летнего семестра 1934 г. Берлин 1934 г. С. 139.
  2. Арне Ширмахер: Физика в Великой войне , Physik Journal 13 (2014) № 7, стр. 43–48.
  3. Карлш: бомба Гитлера. DVA, 2005, стр. 34.
  4. Карлш: бомба Гитлера. DVA, 2005, с. 84.
  5. Хольгер Кранке: Члены Академии наук в Геттингене 1751-2001 (= Трактаты Академии наук в Геттингене, филолого-исторический класс. Том 3, том 246 = Трактаты Академии наук в Геттингене, математико-физический класс. Эпизод 3, т. 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1 , стр. 90.
  6. Алан Д. Бейерхен : Наука при Гитлере. Кипенхойер и Витч, 1977, с. 141.
  7. ^ Стефан Л. Вольф: Изгнание и эмиграция в физике. В кн . : Физика в наше время.
  8. Лизелотт Херфорт: Воспоминания о моем «аспирантском отце» — 30 сентября Гансу Гейгеру исполнилось бы 100 лет. В: Спектр. 13, выпуск 11, 1982 г., стр.29.
  9. Эрнст Штулингер: Ганс Гейгер памяти 1882–1982 гг. В: Строительные блоки для истории Тюбингенского университета , Том 2, Тюбинген 1984, стр. 167.
  10. Эдгар Суинн: Ганс Гейгер — Следы из жизни для физики. Вклад Берлина в историю естествознания и технологий, 2-е издание, 1991 г.
  11. Bethe to Sommerfeld от 11 апреля 1933 г., SOM, напечатано в: M. Eckert et al., Тайный советник Зоммерфельд, каталог выставки Deutsches Museum, стр. 141–144, Мюнхен 1984; Расшифровка интервью с Бете 28 октября 1966 г., стр. 92, AIP.
личные данные
ФАМИЛИЯ Гейгер, Ганс
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИМЕНА Гейгер, Иоганнес Вильгельм
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ Немецкий физик
ДАТА РОЖДЕНИЯ 30 сентября 1882 г.
МЕСТО РОЖДЕНИЯ Neustadt an der Haardt
ДАТА СМЕРТИ 24 сентября 1945 г.
Место смерти Потсдам

Наследие

Когда Гейгер сообщил Резерфорду, что он заметил сильно отклоняющиеся альфа-частицы, Резерфорд был поражен. В лекции, прочитанной Резерфордом в Кембриджском университете , он сказал:

Вскоре хлынули похвалы . Хантаро Нагаока , который когда-то предложил сатурнианскую модель атома, написал Резерфорду из Токио в 1911 году: «Поздравляю с простотой используемого вами аппарата и блестящими результатами, которые вы получили». Выводы этих экспериментов показали, как устроена вся материя на Земле, и, таким образом, повлияли на все научные и инженерные дисциплины, что сделало их одним из самых важных научных открытий всех времен. Астроном Артур Эддингтон назвал открытие Резерфорда самым важным научным достижением с тех пор, как Демокрит предложил атом на несколько веков раньше.

Как и большинство научных моделей, атомная модель Резерфорда не была ни совершенной, ни законченной. Согласно классической ньютоновской физике , это было фактически невозможно. Ускоряющиеся заряженные частицы излучают электромагнитные волны, поэтому электрон, вращающийся вокруг атомного ядра, теоретически будет спиралевидно проникать в ядро ​​по мере того, как он теряет энергию. Чтобы решить эту проблему, ученым пришлось включить квантовую механику в модель Резерфорда.

Как работает счетчик Гейгера

Детектор, заполнен газом, к которому приложено электрическое напряжение. В тот момент, когда излучение взаимодействует с газом, оно вызывает ионизацию, и этот небольшой сигнал усиливается. Коэффициент усиления зависит от напряжения.

В то время, когда излучение проникает в газовую среду, молекулы газы в трубке под действием процесса ионизации, начинают отдавать частицы. Электрон притягивается положительным зарядом анода, а положительно заряженные ионы отбрасываются к стенке трубки. После этого электрон проходит по проводам, образующим электрическую цепь, и рекомбинируется с ионом. Измерительная часть счётчика Гейгера — это устройство, которое измеряет этот поток электронов.

Когда электрон и ион ускоряются по направлению к электроду, на стенках камеры создается энергия из-за высокого напряжения, в результате чего они сталкиваются с другими атомами и подавляют электроны в процессе вторичной ионизации, что многократно усиливают исходный сигнал до уровня, который может быть измерен.

Устройство и принцип функционирования

Чтобы понять преимущества и недостатки счетчиков Гейгера, необходимо определить особенности его устройства. Приспособление имеет вид герметической трубки. Она может быть изготовлена из стекла или металла.

Из трубки откачивается воздух, внутрь под давлением закачивается инертный неон или аргон. В составе инертных газов присутствуют галогенные или спиртовые примеси.

Вдоль осевого сечения в трубке натягивается проволока с малым диаметром. В коаксиальной связи с ней предусмотрен цилиндр из металла.

Трубка с проволокой играют роль электродных элементов. Это катод и анод соответственно. К трубке подсоединяется минусовая полярность источника напряжения, а к проволоке-аноду – «плюс» посредством постоянного сопротивления с повышенным значением.

Принцип действия счетчика Гейгера предполагает, что по трубке перемещается ионизирующая частица. В этот период атомы газа сталкиваются с ней. Передаваемая частице энергия влияет на энергетическое поле, что приводит к отрыву электронов от атомов аргона или неона.

Формируются вторичные электроны. Они продуцируют новые столкновения. Электрическое поле способствует ускоренному перемещению электронов к аноду. Газовые ионы с соответствующим зарядом перемещаются в сторону катода. Все это приводит к появлению тока электрического типа.

Заряженная частица, попадая в счетчик Гейгера и приводя к появлению тока, провоцирует снижение сопротивления в трубке, а также изменение параметров напряжения в делителе.

В последующем уровень сопротивления и напряжения приходят к первоначальному состоянию, что вызывает отрицательный импульс. Эти импульсы просчитываются, и определяется количество частиц, прошедших сквозь трубку.