Есть еще один источник фонового излучения, которое накапливается от самого устройства. Поэтому целесообразно говорить об износе, когда речь идет о счетчиках Гейгера. Чем больше излучения накапливает устройство, тем менее надежными будут данные.
Счетчик Гейгера-Мюллера: история создания, принципы работы и назначение.
Хотим мы этого или нет, но радиация является частью нашей жизни и никуда не исчезнет. Мы должны научиться жить с этим явлением. Это и полезно, и опасно. Радиация проявляется в виде невидимого, неосязаемого излучения, которое невозможно обнаружить без специального оборудования.
Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году; годом позже в связи с рентгеновскими лучами был открыт радиоактивный распад урана. Ученые поняли, что имеют дело с совершенно новым природным явлением, которое никогда ранее не наблюдалось. Интересно, что явление радиации наблюдалось несколькими годами ранее, но не было признано значительным, несмотря на то, что оно продолжало обжигать даже Николу Теслу и других работников лаборатории Эдисона. Вред здоровью приписывался чему-то другому, кроме лучей света, которые никогда не возникали при таких дозах. В начале 20-го века стали публиковаться статьи о вредном воздействии радиации на животных. И это также игнорировалось до тех пор, пока не появились шокирующие истории о «Радиодевочках», работницах фабрики, которые производили световые часы. Они просто смачивают кисточки кончиком языка. Некоторые из этих жутких состояний не были опубликованы по этическим соображениям и являются всего лишь проверкой нервов врача.
В 1939 году физик Лиза Мейтнер, первый человек в мире, разделивший ядро урана с Отто Ханом и Фрицем Штрассманом, по ошибке упомянул о возможности цепной реакции, и с этого момента бомба — бомба, логично, поскольку кровожадные политики XX века не заплатили бы ни копейки, чтобы Он не является «мирным человеком», который не платит. Знающие люди уже понимали, куда он клонит, и поэтому началась гонка атомных вооружений.
Как появился счетчик Гейгера — Мюллера
Немецкий физик Ганс Гейгер, работавший в лаборатории Эрнеста Резерфорда, предложил принцип «измерителя заряженных частиц» в 1908 году как дальнейшее развитие известной ионизационной камеры — электрического конденсатора, заполненного газом низкого давления. Он уже использовался Пьером Кюри с 1895 года для изучения электрических свойств газов. У Гейгера возникла идея использовать его для обнаружения ионизирующего излучения, хотя бы потому, что он оказывал прямое влияние на ионизацию газа.
В 1928 году Вальтер Мюллер под руководством Гейгера разработал различные типы измерителей радиации, предназначенные для обнаружения различных ионизирующих частиц. Создание измерителя было очень острой необходимостью, без которого было бы невозможно продолжать изучение радиоактивных материалов. Это связано с тем, что физику и экспериментальную науку невозможно представить без измерительных приборов. Гейгер и Мюллер целенаправленно работали над тем, чтобы сделать измерительный прибор чувствительным к каждому из открытых в то время типов излучения: a, b, c (нейтроны были открыты только в 1932 году).
Измеритель Гейгера-Мюллера оказался простым, надежным, недорогим и практичным детектором радиации. Хотя это не самый точный прибор для тестирования отдельных частиц или излучения, он очень подходит в качестве устройства для общих измерений ионизирующего излучения. Он также используется физиками в сочетании с другими детекторами для проведения точных измерений в своих экспериментах.
Ионизирующие излучения
Чтобы лучше понять принцип работы гигамилометра, полезно разобраться с ионизирующим излучением в целом. По определению, они включают в себя все, что может вызвать ионизацию вещества в нормальных условиях. Для этого требуется определенное количество энергии. Например, радиоволны и даже ультрафиолетовое излучение не являются ионизирующим излучением. Ограничение начинается с «жесткого ультрафиолета» или «мягких рентгеновских лучей». Этот тип излучения является разновидностью фотонного излучения. Высокоэнергетические фотоны обычно называют гамма-лучами.
Эрнст Резерфорд был первым, кто разделил ионизирующее излучение на три вида. Это было сделано в экспериментальном макете с использованием магнитного поля в вакууме. Затем выяснилось, что:.
A — солнечное ядро B — высокоэнергетические электроны C — гамма-лучи (фотоны).
Позже были открыты нейтроны. Альфа-частицы легко задерживаются обычной бумагой, бета-частицы слегка проницаемы, а гамма-лучи обладают наибольшей проницаемостью. Нейтроны — самые опасные (до десятков метров в воздухе!).. Благодаря своей электронейтральности они не взаимодействуют с электронами в молекулах материала. Но, попадая в отдельные ядра, их вероятность настолько велика, что приводит к их нестабильности, распадаются и, как правило, образуются вместе с радиоактивными изотопами. А уже они, в свою очередь, распадаются и образуют целый «букет» ионизирующего излучения. Хуже всего то, что облученный объект или организм становится таким же источником радиации на несколько часов или даже дней.
Устройство счетчика Гейгера-Мюллера и принцип его работы
Конструкции счетчиков Гейгера-Мюллера
Современные счетчики Гейгера-Мюллера выпускаются в двух основных вариантах: «классические» и плоские счетчики. Классическая скамейка изготовлена из тонкой гофрированной металлической трубы. Гофрированная поверхность счетчика делает трубку жесткой и устойчивой к внешнему атмосферному давлению и предотвращает ее сморщивание. На концах трубок установлены изоляторы из стекла или термореактивного пластика. Они содержат клеммы для подключения к цепям оборудования. Трубки промаркированы и, конечно же, покрыты прочным изоляционным лаком от кабеля. Полярность кабеля также выделена. Это общий измеритель для всех видов ионизирующего излучения, особенно бета- и гамма-излучения.
Измерители, чувствительные к мягкому излучению B, изготавливаются по-другому. Из-за малого радиуса действия частиц B существует окно Мармина, и разновидностью такого измерителя, имеющего более слабую версию, является детектор бета-2 излучения. Все остальные свойства наличных денег определяются материалом, из которого они изготовлены.
Счетчики, предназначенные для обнаружения гамма-излучения, содержат металлические осадки при высоких номерах нагрузки или покрыты таким металлом. Газы слегка ионизируются под действием гамма-фотонов. Однако гамма-фотоны, если они правильно подобраны, могут поразить множество вторичных электронов из осадков. GM-трубы бета-частиц сделаны из тонких стекол, которые только позволяют частицам лучше проникать, так как они обладают большей энергией. Они очень хорошо взаимодействуют с материей и быстро теряют эту энергию.
В случае с альфа-частицами ситуация еще хуже. Таким образом, несмотря на свою очень низкую энергию, порядка нескольких МэВ, альфа-частицы очень сильно взаимодействуют с молекулами на своем пути и очень быстро теряют энергию. Если сравнивать материю с лесом, а электроны со сферой, то альфа-частицы следует сравнивать с баком, падающим в лес. Однако обычные счетчики хорошо реагируют на альфа-излучение, но только на расстоянии нескольких сантиметров.
Для объективной оценки уровней ионизирующего излучения измерительные дозиметры общего назначения часто оснащаются двумя измерительными приборами, которые работают параллельно. Один из них более чувствителен к альфа- и бета-излучению, другой — к гамма-излучению. Такие двухметровые системы применяются к радиометрам RADEXRD1008 и радиометрам RADEXMKS-1009, на которых установлены измерители BETA-2 и BETA-2M. Между калибрами можно поместить прутки или пластины из кадмиевого сплава. Когда нейтроны ударяют в такие стержни, образуются и регистрируются γ-лучи. Это необходимо для того, чтобы счетчик Гейгера мог обнаружить нейтронное излучение, которое практически бессознательно. Другим методом является покрытие корпуса (катода) примесями, которые могут придать чувствительность к нейтронам.
Галогены (хлор, бром) добавляются в газ, чтобы быстро погасить саморазряд. Пары алкоголя служат той же цели, но в этом случае алкоголь недолговечен (это свойство алкоголя в целом), и счетчик «выпитого» всегда «пищит». Это означает, что он не будет функционировать в данном режиме. Это происходит где-то после записи 1e9 импульсов (миллиард), но не очень часто. Галогенные счетчики гораздо более долговечны.
Для измерительных приборов общего назначения -50… +70°C. Это очень важный параметр, когда измеритель работает в кабинах, каналах и других зонах сложного оборудования (ускорители, реакторы и т.д.).
Как работает счетчик Гейгера?
Прибор способен точно регистрировать количество ионизированных частиц. Все происходит путем реакции, которая приводит к появлению импульсов. Само устройство не является сложным в плане эксплуатации, и работа счетчика Гейгера основана на следующих принципах
- Внутри прибора находятся катод и анод, и при включении возникает повышенное электрическое напряжение. Катод заполняется газом. Так в основном используют аргон, неон или их смесь.
- После этого ионизирующая частица попадает в прибор и начинает смешиваться с газом. Благодаря электрическому полю сила реакции усиливается и поэтому можно легко зафиксировать количество разрядов. Эти разряды соответствуют количеству частиц. Прибор подсчитывает количество разрядов за определенный период времени. После окончания фиксации частиц прибор издает звуковой сигнал.
Сегодня скамья постоянно обновляется и дополняется новыми элементами. Например, вы можете найти аноды, покрытые специальными покрытиями. Излучение отфильтровывается таким образом, что обнаруживается только бета-излучение. В результате результаты получаются более точными. Конструкция счетчика Гейгера может зависеть от дополнительных функций, предлагаемых моделью.
Из чего состоит счетчик Гейгера?
Дозиметры Гейгера включают в себя счетчик, который может считать излучение. Конденсаторы точно определяют излучение, вредное для человеческого организма.
Несмотря на то, что прибор обеспечивает точные и быстрые результаты, конструкция счетчика Гейгера не является сложной.
Измеритель представляет собой контейнер с инертным газом. В зависимости от модели могут использоваться различные вещества или компоненты. Однако чаще всего в баллон подается аргон или неон, хотя можно встретить и их смесь. Газ в баллоне поддерживается под минимальным давлением, чтобы между катодом и анодом не возникало электрического возбуждения.
В этом устройстве различают трубки и специальные натянутые нити, которые натягиваются вдоль оси цилиндра. Они выполняют функции спуска и подъема. Анодами являются либо провода, либо металлические звенья. Теперь на них может быть нанесено специальное покрытие, которое повышает точность результатов за счет устранения излучения.
Инструменты могут быть как профессиональными, так и бытовыми, что влияет на их конструкцию. Профессиональные счетчики могут содержать дополнительные компоненты.
От какой радиации нужен счетчик Гейгера?
Чтобы измерить излучение с помощью счетчика Гейгера, необходимо знать тип излучения. Это зависит от состава излучения, то есть от того, из какого типа частиц оно состоит, и от того, насколько далеко находится источник. Именно тип частиц влияет на воздействие радиации на человека. Альфа-частицы считаются самыми безопасными для человека, но даже они могут вызвать заболевания, опухоли и необратимые изменения в организме при длительном воздействии. В то же время наиболее опасным видом излучения является излучение, содержащее бета-частицы. Как опасное излучение, оно чаще всего обнаруживается счетчиками Гейгера.
Бета-частицы могут быть как естественного происхождения, так и результатом деятельности человека. В природе они встречаются при вулканических извержениях, но чаще встречаются на атомных электростанциях и при работе в химических лабораториях. Высокие концентрации этих элементов могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Бета-излучение может вызвать рак, опухоли и повреждение костного мозга и слизистых оболочек. Воздействие радиации на организм в зависимости от концентрации и времени облучения еще не до конца изучено. Однако количество жертв в Чернобыле, Фукусиме и Нагасаки показывает, что фатальные последствия действительно возможны, равно как и различные мутации и болезни, которые сопровождают человека всю оставшуюся жизнь. Таким образом, дети, родившиеся в зараженных районах, уже рождались с серьезными отклонениями или не выживали вовсе.
Вот почему так важно контролировать дозу радиации и ее стандарты. Человек не видит радиации и часто не осознает ее воздействия до появления серьезных заболеваний. Гораздо лучше быть предупрежденным, чем стать жертвой опасного излучения. В конце концов, существуют современные способы снижения радиации и защиты от нее.
Поэтому легко понять, почему необходим измеритель Гейгера. Это единственный способ быстрого и точного контроля территории на наличие ионизирующих частиц. Благодаря наличию различных моделей, уже можно найти как профессиональные, так и бытовые приборы. Приборы позволяют быстро и качественно измерить радиационный фон в доме.
Источник питания счетчика Гейгера обеспечивает ток в несколько микроампер при выходном напряжении 400 вольт. Точное напряжение питания определяется для каждой отдельной марки счетчика техническими характеристиками.
Как работает счетчик Гейгера?
Конструкция счетчика Гейгера очень проста. По сути, это конденсатор, внутри которого находится инертный газ (неон, аргон и т.д.). Так называется летучее вещество, которое практически не вызывает химической реакции. Чтобы реакция произошла, каждый человек должен быть искусственно ионизирован. Когда ионизирующее излучение попадает в цилиндрический конденсатор, газ вступает в реакцию и производит электрический ток. При обнаружении излучения прибор издает скрипучий звук, так как в счетчике Гейгера возникает разряд.
Измеритель Гейгера, подключенный к радиометру.
Будучи максимально простыми, счетчики Гейгера стоят недорого. Поэтому они широко используются, когда необходимо обнаружить всплески излучения на большой площади — иногда охватывающей десятки, иногда сотни квадратных метров. Точность измерителя сырого имбиря составляет 100%. Это происходит потому, что одной пары электронов достаточно, чтобы вызвать электрический разряд в конденсаторе.
Что такое дозиметр?
Как уже упоминалось выше, счетчик Гигера является неотъемлемой частью додзё. Измеритель определяет наличие ионизирующего излучения, в то время как досье определяет накопленную дозу ионизирующего излучения. Не путайте дозиметр с радиометром. Он показывает скорость излучения в определенный момент времени.
Часто используется в быту для контроля ионизирующего излучения в помещениях, предметах и продуктах питания. Дозировка рассчитывается в микрорентгенах в час (MR/H). Допустимые уровни гамма-фона в Москве и других городах составляют от 10 до 30 микрогрупп в час. Если Dossi показывает более высокие значения — следует позвать на помощь, покинуть опасную зону или держаться подальше от радиоактивных объектов.
Если вас интересуют новости науки и техники, следите за нашим потоком телеграмм. Там вы найдете объявления о последних новостях на нашем сайте!
Многие из вас, вероятно, уже знают, насколько опасна радиация для человеческого организма. Однако мало кто из вас понимает, как именно ионизирующее излучение разрушает человеческий организм. Смертельные дозы радиации и способность выжить после облучения подробно описаны в этой статье. Также рекомендуем прочитать нашу статью о правилах выживания при ядерных взрывах.
