Счетчик Гейгера - пошаговая инструкция как построить точный прибор

Содержание

Устройство и принцип функционирования
Конструктивные особенности
Сфера применения
Как правильно выбирать
Фото счетчика Гейгера

Радиоактивный фон среды обитания человека является важнейшим фактором, обусловливающим ее пригодность и привлекательность для жизни. Поэтому дозиметры и радиометры являются эффективным средством контроля в производстве и быту. Их составным элементом является счетчик Гейгера – чувствительный элемент, позволяющий оценить концентрацию ионизирующих веществ в воздушных массах в течение определенного периода времени.

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.

В получаемом делителе напряжения присутствует точка соединения сопротивления с анодом устройства. В ней напряжение сравнивается с напряжением источника.

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.

к меню ↑

Конструктивные особенности

Схема устройства счетчика ориентирована на возможность определения альфа, бета и гамма-излучения. В практике используются счетчики классического типа и плоские.

Первый вариант представляет собой трубку с тонкими стенками, изготовленную из металла с элементом гофрирования, что повышает прочность и жесткость устройства. Изоляторы на торцах производятся из стекла или пластмассы термореактивного вида. Трубка обработана лаком с изоляционным действием. Может применяться в основном для альфа и бета-частиц.

Плоские счетчики ориентированы на бетта-излучение. У них предусмотрено слюдяное окно. Оно минимально влияет на проходимость этого типа излучения. В приспособлениях, рассчитанных на гамма-излучение, катод изготавливается из металла, у которого зарядовое число велико.

А вот под бета-частицы предназначаются трубки с окнами очень маленькой толщины, что обеспечивает лучшее прохождение этих частиц. Альфа-частицы отличаются быстрой потерей энергии при контакте с молекулами. Поэтому стандартный счетчик оценивает альфа-излучение с требуемой точностью на расстоянии не более нескольких сантиметров.

к меню ↑

Сфера применения

На рынке можно встретить несколько популярных моделей данных устройств. Область применения счетчиков Гейгера довольно широка:

замеры и регистрация γ-фотонов и жесткого бета-излучения;
идентификация фотонов рентгеновского и гамма-излучения;
оценка гамма-лучей и мягкого бета-излучения;
регистрация альфа-частиц.

Выпускаются дозиметры как профессионального, так и бытового типа. Для повышения точности и объективности замеров предусматривается использование двух параллельно работающих счетчиков.

Один ориентирован на регистрацию альфа и бета-излучения, а второй настроен на гамма-лучи. Особенности разных модификаций можно увидеть на фото счетчиков Гейгера.

к меню ↑

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
Собственный фон – излучение деталей устройства.
Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды.

Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.