Geigerio skaitiklis: prietaiso ir namų ūkio variantai

Geigerio skaitiklis - pagrindinis radiacijos matavimo jutiklis. Ji registruoja gama, alfa, beta spinduliuotę ir rentgeno spindulius. Jis turi didžiausią jautrumą, palyginti su kitais radiacijos įrašymo metodais, pavyzdžiui, jonizacijos kameromis. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl ji plačiai paplitusi. Kiti radiacijos matavimo jutikliai naudojami labai retai. Beveik visi dozimetriniai stebėjimo įtaisai yra pastatyti tiksliai Geigerio skaitikliai. Jie gaminami dideliais kiekiais ir yra įvairių lygių prietaisai: nuo karinių priėmimo dozimetrų iki Kinijos vartojimo prekių. Dabar pirkti bet kokį prietaisą, matuojantį spinduliuotę, nėra problema.

Visuotinis dozimetrinių priemonių paskirstymas dar nebuvo neseniai. Taigi iki 1986 m. Černobylio avarijos metu paaiškėjo, kad gyventojai paprasčiausiai neturėjo dozimetrinių žvalgybinių prietaisų, kurie, beje, dar labiau pablogino katastrofos pasekmes. Tuo pačiu metu, nepaisant mėgėjų radijo ir techninių kūrybiškumo ratų, „Geigerio skaitikliai“ nebuvo parduoti parduotuvėse, todėl naminių dozimetrų neįmanoma.

Geigerio skaitiklių darbo principas

Tai elektrovakuuminis įrenginys su labai paprastu veikimo principu. Radioaktyviosios spinduliuotės jutiklis yra metalo arba stiklo kamera su metalizacija, užpildyta išleistomis inertinėmis dujomis. Kameros centre yra elektrodas. Išorinės kameros sienos yra prijungtos prie aukštos įtampos šaltinio (paprastai 400 voltų). Vidinis elektrodas - į jautrią stiprintuvą. Jonizuojanti spinduliuotė (spinduliuotė) yra dalelių srautas. Jie tiesiog perkelia elektronus iš aukštos įtampos katodo į anodinius gijas. Tai tiesiog sukelia įtampą, kuri jau gali būti matuojama prisijungiant prie stiprintuvo.

Didelis Geigerio skaitiklio jautrumas priklauso nuo lavinos poveikio. Energija, kurią stiprintuvas registruoja išėjime, nėra jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinio energija. Tai pati dozimetro aukštos įtampos maitinimo bloko energija. Įsišaknijusi dalelė perduoda tik elektroną (energijos įkrovimas, kuris virsta srovėmis, užregistruotas skaitiklio). Tarp elektrodų įvedamas dujų mišinys, sudarytas iš tauriųjų dujų: argono, neono. Jis skirtas gesinti aukštos įtampos iškrovas. Jei įvyksta toks iškrovimas, jis bus klaidingas teigiamas skaitliui. Vėlesnė matavimo grandinė ignoruoja tokius išsklaidymus. Be to, aukštos įtampos maitinimas taip pat turi būti apsaugotas nuo jų.

Geigerio skaitiklyje esanti maitinimo grandinė suteikia išėjimo srovę keliose mikrobangose, kai išėjimo įtampa yra 400 voltų. Tikslios maitinimo įtampos vertė nustatoma kiekvienam skaitiklio ženklui pagal jo techninę specifikaciją.

Geigerio skaitiklių pajėgumai, jautrumas, įrašyti išmetimai

Naudojant Geigerio skaitiklį, gama ir beta spinduliuotė gali būti registruojama ir tiksliai matuojama. Deja, tiesiogiai negalite atpažinti radiacijos tipo. Tai daroma netiesiogiai, kai tarp jutiklio ir tiriamo objekto ar reljefo yra kliūčių. Gama spinduliai turi didelį pralaidumą, o jų fonas nekinta. Jei dozimetras nustatė beta spinduliuotę, tada atskyrimo barjerą, net ir iš plono metalo lakšto, beveik visiškai blokuotų beta dalelių srautą.

Bendrieji atskirų dozimetrų DP-22 rinkiniai, DP-24 nenaudojo Geigerio skaitiklių. Vietoje to buvo naudojamas jonizacijos kameros jutiklis, todėl jautrumas buvo labai mažas. Geigerio skaitiklių šiuolaikiniai dozimetriniai prietaisai yra tūkstančius kartų jautresni. Su jais galite registruoti natūralius saulės fono spinduliuotės pokyčius.

Puikus Geigerio skaitiklio bruožas yra jo jautrumas, kuris yra dešimtys ar šimtai kartų didesnis nei reikalaujamas lygis. Jei matuoklis yra įjungtas visiškai apsaugotoje švino kameroje, tai parodys didžiulį natūralios spinduliuotės foną. Šie rodmenys nėra pačios skaitiklio konstrukcijos defektas, kurį patvirtino daugybė laboratorinių tyrimų. Tokie duomenys yra natūralios spinduliuotės kosminės fono pasekmė. Eksperimentas rodo tik tai, kaip jautrus Geigerio skaitiklis.

Konkrečiai matuojant šį parametrą, techninės charakteristikos rodo impulso impulsų skaitiklio jautrumo vertę (impulsai mikrosekundei). Kuo daugiau šių impulsų, tuo didesnis jautrumas.

Spinduliuotės matavimas pagal Geigerio skaitiklį, dozimetro grandinę

Dozimetro grandinę galima suskirstyti į du funkcinius modulius: aukštos įtampos maitinimo bloką ir matavimo grandinę. Aukštos įtampos maitinimo šaltinis - analoginis. Skaitmeninis dozimetrų matavimo modulis visada yra skaitmeninis. Tai impulsų skaitiklis, kuris parodo atitinkamą reikšmę skaičiumi matavimo skalėje. Norint išmatuoti spinduliuotės dozę, reikia skaičiuoti impulsus per minutę, 10, 15 sekundžių ar kitas reikšmes. Mikrovaldiklis perskaičiuoja impulsų skaičių iki tam tikros vertės dozimetro skalėje standartiniuose spinduliuotės vienetuose. Čia yra labiausiai paplitę:

  • Rentgeno spinduliai (dažniausiai naudojami rentgeno spinduliai);
  • Sievert (mikrozivertas - mSv);
  • Rem;
  • Pilkas, džiaugiuosi
  • srauto tankis mikrobat / m2.

„Sievert“ yra populiariausias radiacijos matavimo vienetas. Visos normos su juo susijusios, papildomų perskaičiavimų nereikia. Rem - vienetas, kuriuo nustatomas spinduliuotės poveikis biologiniams objektams.

Dujų išleidimo Geigerio skaitiklio ir puslaidininkių spinduliuotės jutiklio palyginimas

Geigerio skaitiklis yra dujų išleidimo įtaisas, o dabartinė mikroelektronikos tendencija yra jų visuotinis šalinimas. Sukurta daugybė puslaidininkinių spindulių jutiklių variantų. Jų užfiksuotas fono spinduliuotės lygis yra daug didesnis nei Geigerio skaitiklių. Puslaidininkio jutiklio jautrumas yra blogesnis, tačiau jis turi dar vieną pranašumą - ekonomiškumą. Puslaidininkiams nereikia aukštos įtampos. Akumuliatorių turintiems nešiojamiems dozimetrams jie puikiai tinka. Kitas privalumas yra alfa dalelių registravimas. Skaitiklio dujų tūris yra gerokai didesnis nei puslaidininkių jutiklis, tačiau jo matmenys yra priimtini net ir nešiojamoms technologijoms.

Alfa, beta ir gama spinduliuotės matavimas

Gama spinduliuotė yra lengviausia matuoti. Tai yra elektromagnetinė spinduliuotė, kuri yra fotonų srautas (šviesa taip pat yra fotonų srautas). Skirtingai nuo šviesos, jis turi daug didesnį dažnį ir labai trumpą bangos ilgį. Tai leidžia jai prasiskverbti per atomus. Civilinės gynybos srityje gama spinduliuotė skverbiasi į spinduliuotę. Jis įsiskverbia per namų, automobilių, įvairių konstrukcijų sienas ir yra laikomas tik kelių metrų žemės ar betono sluoksniu. Gama quanta registracija atliekama dozimetro gradacija pagal natūralią gama spinduliuotę saulėje. Nereikalaujama radiacijos šaltinių. Tai dar vienas dalykas su beta ir alfa spinduliuote.

Jei α (alfa-spinduliuotės) spinduliuotė yra jonizuojanti, ji gaunama iš išorinių objektų, tada ji yra beveik saugi ir yra helio atomų srautas. Šių dalelių diapazonas ir pralaidumas yra nedideli - keli mikrometrai (maksimalūs milimetrai) - priklausomai nuo terpės pralaidumo. Dėl šios funkcijos ji beveik neregistruoja „Geiger“ skaitiklyje. Tuo pačiu metu svarbu registruoti alfa spinduliuotę, nes šios dalelės yra labai pavojingos, kai jos įsiskverbia į kūną oru, maistu ir vandeniu. Dėl jų dekreto Geigerio skaitikliai naudojami ribotai. Dažniau naudojami specialūs puslaidininkiniai jutikliai.

Beta spinduliuotę puikiai užfiksuoja Geigerio skaitiklis, nes beta dalelė yra elektronas. Jis gali skristi šimtus metrų atmosferoje, bet gerai sugeria metaliniai paviršiai. Šiuo atžvilgiu Geigerio skaitiklis turi turėti žėručio langą. Metalo kamera yra pagaminta iš nedidelio sienelių storio. Vidinės dujų sudėtis parenkama taip, kad būtų užtikrintas nedidelis slėgio kritimas. Beta spinduliuotės detektorius dedamas ant nuotolinio zondo. Kasdieniame gyvenime tokie dozimetrai nėra plačiai paplitę. Tai daugiausia kariniai produktai.

Individualus dozimetras su Geigerio skaitiklis

Ši prietaisų klasė yra labai jautri, skirtingai nuo senesnių modelių su jonizacijos kameromis. Patikimus modelius siūlo daugelis vietinių gamintojų: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Tai yra visi atskiri įrenginiai, kurių duomenų išvestis į ekraną yra standartiniuose įrenginiuose. Yra sukauptos spinduliuotės dozės ir momentinio fono lygio rodymo būdas.

Perspektyvi kryptis yra namų ūkio dozimetro prefiksas prie išmaniojo telefono. Tokius prietaisus gamina užsienio gamintojai. Jie turi daug techninių galimybių, yra rodmenų, sąnaudų, perskaičiavimo ir radiacijos sumavimo dienų, savaičių, mėnesių funkcija. Iki šiol dėl mažų gamybos apimčių šių įrenginių kaina yra gana didelė.

Naminiai dozimetrai, kodėl jie reikalingi?

Geigerio skaitiklis yra specifinis dozimetro elementas, visiškai neprieinamas nepriklausomai gamybai. Be to, jis randamas tik dozimetrais arba parduodamas atskirai radijo parduotuvėse. Jei šis jutiklis yra prieinamas, visos kitos dozimetro sudedamosios dalys gali būti sumontuotos nepriklausomai nuo įvairių vartojimo elektronikos dalių: televizoriai, pagrindinės plokštės ir tt Apie šimtą dizainų siūloma mėgėjų radijo svetainėse ir forumuose. Verta juos rinkti, nes tai yra labiausiai subrendusios parinktys, turinčios išsamias konsultacijas, kaip sukurti ir reguliuoti.

Geigerio skaitiklio įjungimo grandinė visada reiškia aukšto įtampos šaltinį. Tipinė skaitiklio darbinė įtampa yra 400 voltų. Jis gaunamas pagal blokavimo generatoriaus grandinę, ir tai yra sudėtingiausias dozimetro grandinės elementas. Skaitiklio išėjimas gali būti prijungtas prie žemo dažnio stiprintuvo ir skaičiuojamas paspaudimas garsiakalbyje. Toks dozimetras surenkamas avarijos atveju, kai praktiškai nėra laiko gaminti. Teoriškai Geigerio skaitiklio išėjimas gali būti prijungtas prie namų ūkio įrangos, pavyzdžiui, kompiuterio, garso įvesties.

Savarankiški dozimetrai, tinkami tiksliems matavimams, yra sumontuoti ant mikrovaldiklių. Programavimo įgūdžiai čia nereikalingi, nes programa įrašoma iš laisvos prieigos. Sunkumai čia būdingi namų elektroninei gamybai: spausdintinės plokštės, lydmetalių radijo komponentų gavimas ir darymas. Visa tai sprendžiama nedideliame seminare. Geigerio skaitiklių savarankiškai pagaminti dozimetrai gaminami tais atvejais, kai:

  • Negalima įsigyti paruošto dozimetro;
  • reikia specialių charakteristikų;
  • būtina ištirti dozimetro statymo ir reguliavimo procesą.

Naminis dozimetras kalibruojamas pagal natūralų foną, naudojant kitą dozimetrą. Čia baigiasi statybos procesas.

Žiūrėti vaizdo įrašą: Geiger Counter Sound (Rugsėjis 2019).