เครื่องตรวจจับรังสีไอออไนเซชัน เครื่องนับ Geiger-Müller เครื่องนับไกเกอร์ทำได้ง่าย พารามิเตอร์ตัวนับไกเกอร์และโหมดการทำงาน

1.4 เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์

ใน ในตัวนับตามสัดส่วน การปล่อยก๊าซจะเกิดขึ้นเพียงส่วนหนึ่งของปริมาตรก๊าซเท่านั้น ขั้นแรกจะเกิดไอออไนซ์ปฐมภูมิขึ้นจากนั้นจึงเกิดอิเล็กตรอนถล่ม ปริมาตรคงเหลือไม่ครอบคลุมถึงการปล่อยก๊าซ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น บริเวณวิกฤตจะขยายออก ความเข้มข้นของโมเลกุลที่ตื่นเต้นในตัวมันจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้จำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมาเพิ่มขึ้น ภายใต้อิทธิพลของโฟตอน ก๊าซจะหลุดออกจากแคโทดและโมเลกุล

โฟโตอิเล็กตรอนเพิ่มมากขึ้น ในทางกลับกันทำให้เกิดอิเล็กตรอนถล่มใหม่ในปริมาตรของตัวนับที่ไม่ได้ถูกครอบครองโดยการปล่อยก๊าซจากการไอออไนซ์ปฐมภูมิ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น U ทำให้เกิดการแพร่กระจายของก๊าซที่ปล่อยออกมาตลอดปริมาตรของมิเตอร์ ที่แรงดันไฟฟ้าค่าหนึ่ง U p. เรียกว่าเกณฑ์ การปล่อยก๊าซจะครอบคลุมปริมาตรทั้งหมดของมิเตอร์ ที่แรงดันไฟฟ้า U p ภูมิภาค Geiger-Muller เริ่มต้นขึ้น

เครื่องนับไกเกอร์ (หรือเครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์) คือเครื่องนับอนุภาคมูลฐานที่มีประจุที่เติมก๊าซ ซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกขยายเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนทุติยภูมิของปริมาตรก๊าซของตัวนับ และไม่ขึ้นอยู่กับพลังงานที่เหลือจาก อนุภาคในปริมาตรนี้ ประดิษฐ์ขึ้นในปี 1908 โดย H. Geiger และ E. Rutherford ต่อมาได้รับการปรับปรุงโดย Geiger และ W. Muller เคาน์เตอร์ไกเกอร์-มุลเลอร์ - เครื่องตรวจจับ (เซ็นเซอร์) ที่พบมากที่สุดของรังสีไอออไนซ์

ไกเกอร์ - เคาน์เตอร์มุลเลอร์ -อุปกรณ์ปล่อยก๊าซสำหรับตรวจจับและศึกษารังสีกัมมันตภาพรังสีและรังสีไอออไนซ์ประเภทต่างๆ ได้แก่ อนุภาค α- และ β, γ-ควอนตา, ควอนตัมแสงและรังสีเอกซ์, อนุภาคพลังงานสูงในรังสีคอสมิกและเครื่องเร่งปฏิกิริยา ควอนตัมแกมมาถูกบันทึกโดยเครื่องนับไกเกอร์–มุลเลอร์โดยใช้อนุภาคไอออไนซ์ทุติยภูมิ ได้แก่ โฟโตอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนคอมป์ตัน คู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน นิวตรอนจะถูกลงทะเบียนโดยนิวเคลียสหดตัวและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในก๊าซเคาน์เตอร์ มิเตอร์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับค่าอิสระ

การปล่อยโคโรนา (ส่วนที่ V, รูปที่ 21)

ข้าว. 21. วงจรเชื่อมต่อตัวนับไกเกอร์

ความต่างศักย์เกิดขึ้น (V) ระหว่างผนังและอิเล็กโทรดส่วนกลางผ่านความต้านทาน R ซึ่งถูกแบ่งโดยตัวเก็บประจุ

ค1.

ตัวนับนี้มีความน่าจะเป็นเกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ในการลงทะเบียนอนุภาคที่มีประจุตั้งแต่นั้นมา

คู่อิเล็กตรอน-ไอออนคู่เดียวก็เพียงพอที่จะเกิดการคายประจุ

ตามโครงสร้างแล้ว ตัวนับ Geiger ได้รับการออกแบบในลักษณะเดียวกับตัวนับตามสัดส่วน กล่าวคือ เป็นตัวเก็บประจุ (โดยปกติจะเป็นทรงกระบอก) ซึ่งมีสนามไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันสูง ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวก (แอโนด) ถูกส่งไปยังอิเล็กโทรดด้านใน (เกลียวโลหะบาง ๆ) และความต่างศักย์ไฟฟ้าลบ (แคโทด) ถูกส่งไปยังอิเล็กโทรดด้านนอก อิเล็กโทรดถูกปิดไว้ในถังที่ปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซบางชนิดที่ความดัน 13-26 kN/m2 (100-200 mm pm. Art.) อิเล็กโทรดของมิเตอร์ใช้แรงดันไฟฟ้าหลายร้อย V เครื่องหมาย + ใช้กับด้ายผ่านแนวต้าน R

ในทางปฏิบัติแล้ว ตัวนับไกเกอร์ยังทำซ้ำตัวนับตามสัดส่วนด้วย แต่แตกต่างจากอย่างหลังตรงที่ เนื่องจากความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สูงกว่าบนอิเล็กโทรด จึงทำงานในโหมดที่การปรากฏตัวของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในปริมาตรของเครื่องตรวจจับนั้นเพียงพอสำหรับหิมะถล่มที่ทรงพลัง - กระบวนการคล้ายการพัฒนาเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนทุติยภูมิ (การขยายก๊าซ) ซึ่งสามารถทำให้เกิดไอออนทั่วทั้งบริเวณใกล้กับเส้นใยแอโนด ในกรณีนี้ พัลส์ปัจจุบันถึงค่าจำกัด (อิ่มตัว) และไม่ขึ้นอยู่กับไอออไนซ์ปฐมภูมิ กระบวนการนี้พัฒนาขึ้นเหมือนกับหิมะถล่ม และจบลงด้วยการก่อตัวของเมฆอิเล็กตรอน-ไอออนในพื้นที่ระหว่างอิเล็กโทรด ซึ่งเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว โดยพื้นฐานแล้ว เมื่ออนุภาคกระทบกับเครื่องนับไกเกอร์ การปล่อยก๊าซอิสระจะกะพริบ (ติดไฟ) ในนั้น ซึ่งมองเห็นได้ (หากภาชนะมีความโปร่งใส) แม้ว่าจะเป็นก๊าซธรรมดาก็ตาม ในกรณีนี้ค่าสัมประสิทธิ์การรับก๊าซสามารถเข้าถึง 1,010 และค่าพัลส์สามารถเป็นสิบโวลต์

การปล่อยโคโรนาจะกะพริบและกระแสไหลผ่านมิเตอร์

การกระจายตัวของสนามไฟฟ้าในตัวนับจะทำให้การคายประจุเกิดขึ้นใกล้กับขั้วบวกของตัวนับที่ระยะห่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใยหลายเส้นเท่านั้น อิเล็กตรอนสะสมอย่างรวดเร็วบนเส้นใย (ไม่เกิน 10-6 วินาที) ซึ่งเกิด "กรณี" ของไอออนบวก ประจุสเปซบวกจะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางประสิทธิผลของขั้วบวก และทำให้ความแรงของสนามไฟฟ้าลดลง ดังนั้นการคายประจุจึงถูกขัดจังหวะ เมื่อชั้นไอออนบวกเคลื่อนที่ออกจากเส้นใย เอฟเฟกต์การป้องกันจะลดลง และความแรงของสนามไฟฟ้าใกล้กับขั้วบวกจะเพียงพอที่จะสร้างแฟลชดิสชาร์จใหม่ ไอออนบวกซึ่งเข้าใกล้แคโทดจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากขั้วหลัง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของอะตอมก๊าซเฉื่อยที่เป็นกลางในสภาวะตื่นเต้น อะตอมตื่นเต้นที่

ใกล้กับแคโทดเพียงพอ อิเล็กตรอนจะถูกผลักออกจากพื้นผิวซึ่งกลายเป็นผู้ก่อตั้งหิมะถล่มครั้งใหม่ หากไม่มีอิทธิพลจากภายนอก ตัวนับดังกล่าวก็จะปล่อยประจุเป็นระยะๆ เป็นระยะเวลานาน

ดังนั้นเมื่อมี R ขนาดใหญ่เพียงพอ (108 -1,010 โอห์ม) ประจุลบจะสะสมบนเกลียว

และ ความต่างศักย์ระหว่างไส้หลอดและแคโทดจะลดลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้การคายประจุยุติลง หลังจากนี้ ความไวของตัวนับจะกลับคืนมาหลังจากนั้น 10-1 -10-3 วินาที (เวลาคายประจุความจุ C ผ่านความต้านทาน R) นี่คือเวลาที่ต้องใช้อย่างแม่นยำสำหรับไอออนบวกที่ช้าซึ่งเต็มไปด้วยช่องว่างใกล้กับเส้นใยแอโนดหลังจากการผ่านของอนุภาคและการผ่านของหิมะถล่มของอิเล็กตรอนเพื่อไปยังแคโทด

และ ความไวของตัวตรวจจับกลับคืนมา เวลาตายที่ยาวนานเช่นนี้ไม่สะดวกสำหรับหลาย ๆ แอปพลิเคชัน

สำหรับการใช้งานจริงของเคาน์เตอร์ Geiger แบบไม่ดับไฟจะใช้วิธีการต่างๆในการหยุดการปล่อย:

ก) การใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อดับการปล่อยก๊าซ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ดัดแปลงเพื่อจุดประสงค์นี้จะส่ง "สัญญาณตัวนับ" ไปยังตัวนับในเวลาที่เหมาะสม ซึ่งจะหยุดการคายประจุอิสระและ "ค้าง" ตัวนับไว้ครู่หนึ่งจนกว่าอนุภาคที่มีประจุที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เป็นกลางโดยสมบูรณ์ ลักษณะของตัวนับที่มีวงจรป้องการการปล่อยประจุนั้นใกล้เคียงกับลักษณะของมิเตอร์ดับเพลิงและบางครั้งก็เกินกว่านั้น

b) การชุบแข็งเนื่องจากการเลือกค่าความต้านทานโหลดและความจุที่เท่ากันตลอดจนค่าแรงดันไฟฟ้าบนมิเตอร์

ใน ขึ้นอยู่กับกลไกการดับการปล่อยตัวนับสองกลุ่มมีความโดดเด่น: ไม่ดับไฟและดับไฟได้เอง ในมิเตอร์ชนิดไม่ดับไฟ เวลา "ตาย" นั้นนานเกินไป(10-2 วินาที) สำหรับเขา

เพื่อลดสิ่งนี้ จึงมีการใช้วงจรหน่วงการคายประจุแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งจะลดเวลาในการแก้ปัญหาเป็นเวลาในการสะสมไอออนบวกที่แคโทด (10-4 วินาที)

ในปัจจุบัน มิเตอร์แบบดับไฟได้เองซึ่งรับรองการดับประจุด้วยความต้านทาน R กำลังถูกแทนที่ด้วยมิเตอร์แบบดับไฟได้เองซึ่งมีความเสถียรมากกว่าเช่นกัน ต้องขอบคุณการเติมก๊าซชนิดพิเศษ (ก๊าซเฉื่อยผสมกับโมเลกุลที่ซับซ้อน เช่น ไอแอลกอฮอล์ และไอระเหยที่มีขนาดเล็ก)

ส่วนผสมของฮาโลเจน - คลอรีน, โบรมีน, ไอโอดีน) การปล่อยจะแตกออกเองแม้ที่ความต้านทานต่ำ R เวลาตายของตัวนับที่ดับไฟได้เองคือ ~10-4 วินาที

ใน 1937 Trost ดึงความสนใจไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่าหากมิเตอร์เต็มไปด้วยอาร์กอน

เติมไอเอทิลแอลกอฮอล์ (C2 H5 OH) ในปริมาณเล็กน้อย (หลายเปอร์เซ็นต์) จากนั้นการปล่อยประจุที่เกิดจากอนุภาคไอออไนซ์ในเคาน์เตอร์จะออกไปเอง ต่อจากนั้นปรากฎว่าการสูญพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองในเคาน์เตอร์ก็เกิดขึ้นเมื่อไอของสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ที่มีสารประกอบโพลีอะตอมมิกเชิงซ้อนถูกเติมเข้าไปในอาร์กอน สารเหล่านี้มักเรียกว่าการดับ และตัวนับ Geiger-Muller ที่ใช้สารเหล่านี้เรียกว่าตัวนับการดับตัวเอง มิเตอร์แบบดับเพลิงจะเต็มไปด้วยส่วนผสมของก๊าซสองชนิด (หรือมากกว่า) ก๊าซชนิดหนึ่งซึ่งเป็นก๊าซหลักคิดเป็นประมาณ 90% ของส่วนผสม ส่วนอีกก๊าซหนึ่งเป็นก๊าซดับซึ่งมีอยู่ประมาณ 10% ส่วนประกอบของส่วนผสมที่ใช้งานต้องเป็นไปตามเงื่อนไขบังคับว่าศักยภาพไอออไนเซชันของก๊าซดับจะต้องต่ำกว่าศักยภาพในการกระตุ้นครั้งแรกของก๊าซหลัก

ความคิดเห็น เครื่องตรวจจับซีนอนแบบลวดมักใช้ในการตรวจจับรังสีเอกซ์ ตัวอย่างคือเครื่องฟลูออโรกราฟทางการแพทย์ดิจิทัลแบบสแกนในประเทศเครื่องแรกของ SIBERIA ICRU การใช้งานเครื่องนับรังสีเอกซ์อีกประการหนึ่งคือสเปกโตรมิเตอร์การกระจายคลื่นรังสีเอกซ์ (เช่น Venus 200) ซึ่งออกแบบมาเพื่อระบุองค์ประกอบต่างๆ ในสารและวัสดุ คุณสามารถใช้เครื่องตรวจจับต่อไปนี้ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่กำหนด: - เครื่องตรวจจับแบบสัดส่วนการไหลผ่านที่มีความหนาหน้าต่าง 1, 2, 6 ไมครอน เครื่องตรวจจับนีออนแบบไม่ไหลที่มีความหนาหน้าต่าง 25 และ 50 ไมครอน - คริปทอนแบบไม่ไหล เครื่องตรวจจับที่มีหน้าต่างหนา 100 ไมครอน - เครื่องตรวจจับซีนอนที่มีหน้าต่าง 200 ไมครอน และเครื่องตรวจจับแสงแวววาวที่มีหน้าต่าง 300 ไมครอน

มิเตอร์ดับตัวเองช่วยให้นับความเร็วได้มากขึ้นโดยไม่ต้องใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์พิเศษ

ดับจำหน่ายจึงใช้กันอย่างแพร่หลาย มิเตอร์ดับตัวเองที่มีสารเจือปนดับอินทรีย์มีอายุการใช้งานที่จำกัด (108 -1,010 พัลส์) เมื่อใช้ฮาโลเจนตัวใดตัวหนึ่งเป็นสิ่งเจือปนในการดับ (มักใช้ Br2 ที่ใช้งานน้อยกว่า) อายุการใช้งานจะไม่จำกัดในทางปฏิบัติเนื่องจากโมเลกุลของฮาโลเจนไดอะตอมมิกเกิดขึ้นอีกครั้งหลังจากแยกตัวออกเป็นอะตอม (ในระหว่างกระบวนการคายประจุ) ข้อเสียของตัวนับฮาโลเจนรวมถึงความซับซ้อนของเทคโนโลยีการผลิตเนื่องจากกิจกรรมทางเคมีของฮาโลเจนและเวลาที่เพิ่มขึ้นนานของขอบนำของพัลส์เนื่องจากการเกาะของอิเล็กตรอนปฐมภูมิกับโมเลกุลฮาโลเจน “การลาก” ของขอบนำของพัลส์ในตัวนับฮาโลเจนทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ในวงจรบังเอิญ

ลักษณะสำคัญของมิเตอร์คือ: ลักษณะการนับ - การขึ้นอยู่กับความเร็วในการนับของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน; ประสิทธิภาพตัวนับ – แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ อัตราส่วนของจำนวนอนุภาคที่นับต่อจำนวนอนุภาคทั้งหมดที่เข้าสู่ปริมาตรการทำงานของตัวนับ เวลาในการแก้ไข –

ช่วงเวลาต่ำสุดระหว่างพัลส์ที่บันทึกแยกกันกับอายุการใช้งานของมิเตอร์

ข้าว. 22. โครงการการเกิด Dead Time ในเคาน์เตอร์ไกเกอร์-มุลเลอร์.(รูปร่างของพัลส์ระหว่างการคายประจุในเครื่องนับ Geiger-Muller)

ระยะเวลาที่ต้องใช้ในการคืนความไวต่อรังสีของตัวนับ Geiger และกำหนดประสิทธิภาพที่แท้จริง - เวลาที่ "ตาย" - เป็นคุณลักษณะที่สำคัญ

หากการคายประจุที่เกิดจากอนุภาคนิวเคลียร์เริ่มต้นในตัวนับ Geiger-Muller ณ เวลา t 0 แรงดันไฟฟ้าบนตัวนับจะลดลงอย่างรวดเร็ว ตัวนับไม่สามารถควบคุมอนุภาคอื่น ๆ ได้ในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งเรียกว่าเวลาตาย τ m ตั้งแต่วินาทีที่ 1 เช่น หลังจากหมดเวลาตาย อาจเกิดการคายประจุอิสระในมิเตอร์อีกครั้ง อย่างไรก็ตามในช่วงแรกแอมพลิจูดของพัลส์ยังเล็กอยู่ หลังจากที่ประจุในอวกาศไปถึงพื้นผิวแคโทดแล้วเท่านั้นที่จะมีพัลส์ของแอมพลิจูดปกติในตัวนับ ช่วงเวลา τ s ระหว่างช่วงเวลา เสื้อ 0 เมื่อมีการคายประจุอิสระในมิเตอร์และช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงานกลับคืน เสื้อ 3 เรียกว่าเวลาในการฟื้นตัว เพื่อให้อุปกรณ์บันทึกนับพัลส์จำเป็นที่แอมพลิจูดของมันเกินค่าที่กำหนด U p ช่วงเวลาระหว่างช่วงเวลาที่เกิดการคายประจุอย่างยั่งยืนในตัวเอง t 0 และช่วงเวลาของการก่อตัวของแอมพลิจูด U p ของพัลส์ เสื้อ 2 เรียกว่าเวลาการแก้ปัญหา τ p ของตัวนับ Geiger-Muller เวลาในการแก้ไข τ p จะนานกว่าเวลาตายเล็กน้อย

หากมีอนุภาคจำนวนมาก (หลายพันหรือมากกว่า) เข้าไปในตัวนับทุก ๆ วินาที เวลาที่ใช้ในการแก้ปัญหา τ p จะถูกเทียบเคียงในค่ากับช่วงเวลาเฉลี่ยระหว่างพัลส์ ดังนั้นพัลส์จำนวนมากจะไม่ถูกนับ ให้ m เป็นอัตราการนับที่สังเกตได้ของตัวนับ จากนั้นเศษส่วนของเวลาที่การติดตั้งการนับไม่คำนึงถึงจะเท่ากับ m τ ดังนั้น จำนวนพัลส์ที่สูญเสียไปต่อหน่วยเวลาจะเท่ากับ nm τ p โดยที่ n คืออัตราการนับที่จะสังเกตได้หากเวลาในการแก้ไขมีค่าเล็กน้อย นั่นเป็นเหตุผล

	n – m = นาโนเมตร р
				−ม τ

การแก้ไขอัตราการนับที่กำหนดโดยสมการนี้เรียกว่าการแก้ไขเวลาตายที่ตกตะกอน

มิเตอร์ชนิดดับไฟได้เองด้วยฮาโลเจนมีลักษณะเฉพาะคือแรงดันไฟฟ้าจ่ายต่ำที่สุด พารามิเตอร์สัญญาณเอาท์พุตที่ดีเยี่ยม และความเร็วค่อนข้างสูง มิเตอร์เหล่านี้พิสูจน์แล้วว่าสะดวกเป็นพิเศษสำหรับการใช้เป็นเซ็นเซอร์รังสีไอออไนซ์ในอุปกรณ์ตรวจสอบรังสีในครัวเรือน

แต่ละอนุภาคที่เครื่องนับตรวจพบจะทำให้เกิดพัลส์สั้น ๆ ปรากฏในวงจรเอาท์พุต จำนวนพัลส์ที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา - อัตราการนับของตัวนับ Geiger - ขึ้นอยู่กับระดับของการแผ่รังสีไอออไนซ์และแรงดันไฟฟ้าบนอิเล็กโทรด กราฟทั่วไปของอัตราการนับเทียบกับแรงดันไฟฟ้า V แสดงในรูปที่ 1 23. ที่นี่ V แคลมป์ คือแรงดันไฟฟ้าที่จุดเริ่มต้นของการนับ V 1 และ V 2 เป็นขอบเขตล่างและบนของส่วนการทำงานซึ่งเรียกว่าที่ราบสูงซึ่งความเร็วในการนับแทบไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของตัวนับ โดยปกติจะเลือกแรงดันไฟฟ้า V ทาสที่ใช้งานอยู่ตรงกลางของส่วนนี้ สอดคล้องกับ N p - ความเร็วในการนับในโหมดนี้

ข้าว. 23. การพึ่งพาความเร็วในการนับกับแรงดันไฟฟ้าในตัวนับ Geiger (ลักษณะการนับ)

การพึ่งพาอัตราการนับกับระดับการสัมผัสรังสีของตัวนับเป็นลักษณะที่สำคัญที่สุด กราฟของการพึ่งพาอาศัยกันนี้เกือบจะเป็นเส้นตรงในธรรมชาติ ดังนั้นความไวของการแผ่รังสีของตัวนับจึงมักแสดงในรูปของพัลส์/μR (พัลส์ต่อไมโครเรินต์เจน มิตินี้ต่อจากอัตราส่วนของอัตราการนับ - พัลส์/วินาที - ต่อการแผ่รังสี ระดับ - ไมโครอาร์/วินาที) ใน

ในกรณีที่ไม่ได้ระบุไว้ (ไม่ใช่เรื่องแปลก แต่น่าเสียดาย) ให้ตัดสินความไวของรังสี

ตัวนับนั้นคำนึงถึงพารามิเตอร์ที่สำคัญอีกตัวหนึ่งนั่นคือพื้นหลังของมันเอง นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับอัตราการนับซึ่งมีสาเหตุจากสององค์ประกอบ: ภายนอก - การแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ และภายใน - การแผ่รังสีของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่พบในโครงสร้างตัวนับเอง เช่นเดียวกับการปล่อยอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเองของแคโทดของมัน (“ความเป็นมา” ในการวัดปริมาณรังสีมีความหมายเกือบจะเหมือนกับ “สัญญาณรบกวน” ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุ ในทั้งสองกรณี เรากำลังพูดถึงผลกระทบโดยพื้นฐานต่ออุปกรณ์)

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของเครื่องนับไกเกอร์คือการขึ้นอยู่กับความไวของการแผ่รังสีกับพลังงาน (“ความแข็ง”) ของอนุภาคไอออไนซ์ ในศัพท์เฉพาะทางวิชาชีพ กราฟของความสัมพันธ์นี้เรียกว่า "การเคลื่อนไหวที่เข้มแข็ง" ขอบเขตที่การพึ่งพานี้มีความสำคัญจะแสดงโดยกราฟในรูป “การขี่ด้วยความแข็งแกร่ง” จะส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดอย่างเห็นได้ชัด

โดยแก่นแท้แล้ว ตัวนับไกเกอร์นั้นเรียบง่ายมาก ส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยนีออนและอาร์กอนที่แตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายเป็นส่วนใหญ่จะถูกใส่เข้าไปในกระบอกสูบที่ปิดผนึกอย่างดีซึ่งมีอิเล็กโทรดสองตัว กระบอกสูบอาจเป็นแก้วโลหะ ฯลฯ โดยทั่วไปแล้วตัวนับจะรับรู้การแผ่รังสีบนพื้นผิวทั้งหมด แต่ก็มีบางอันที่มี "หน้าต่าง" พิเศษในกระบอกสูบเพื่อจุดประสงค์นี้

เครื่องนับไกเกอร์สามารถตอบสนองต่อรังสีไอออไนซ์ได้หลายประเภท - α, β, γ, อัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, นิวตรอน แต่ความไวสเปกตรัมที่แท้จริงของตัวนับส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ดังนั้น หน้าต่างอินพุตของตัวนับที่ไวต่อรังสี α- และรังสี β แบบอ่อนจะต้องบางมาก เพื่อจุดประสงค์นี้มักใช้ไมกาที่มีความหนา 3...10 ไมครอน กระบอกสูบของเคาน์เตอร์ซึ่งทำปฏิกิริยากับรังสี β-และ γ แข็ง มักจะมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกที่มีความหนาของผนัง 0.05...0.06 มม. (ทำหน้าที่เป็นแคโทดของเคาน์เตอร์ด้วย) หน้าต่างเคาน์เตอร์เอ็กซ์เรย์ทำจากเบริลเลียม และหน้าต่างเคาน์เตอร์รังสีอัลตราไวโอเลตทำจากแก้วควอทซ์

ข้าว. 24. การขึ้นอยู่กับอัตราการนับพลังงานของแกมมาควอนต้า (“สโตรคที่มีความแข็งแกร่ง”) ในเคาน์เตอร์ไกเกอร์

โบรอนจะถูกใส่เข้าไปในเครื่องนับนิวตรอน เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับฟลักซ์นิวตรอนจะถูกแปลงเป็นอนุภาค α ที่ลงทะเบียนได้ง่าย รังสีโฟตอน - อัลตราไวโอเลต, เอ็กซ์เรย์, γ - รังสี - ตัวนับไกเกอร์รับรู้ทางอ้อม - ผ่านเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก, เอฟเฟกต์คอมป์ตัน, เอฟเฟกต์การสร้างคู่ ในแต่ละกรณี การแผ่รังสีที่ทำปฏิกิริยากับสารแคโทดจะถูกแปลงเป็นการไหลของอิเล็กตรอน

ข้าว. 25. การติดตั้งกัมมันตรังสีโดยใช้เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์

ความจริงที่ว่าเครื่องนับ Geiger เป็นอุปกรณ์ถล่มก็มีข้อเสียเช่นกัน - ปฏิกิริยาของอุปกรณ์ดังกล่าวไม่สามารถใช้ในการตัดสินสาเหตุที่แท้จริงของการกระตุ้นได้ พัลส์เอาท์พุตที่สร้างโดยตัวนับไกเกอร์ภายใต้อิทธิพลของอนุภาค α, อิเล็กตรอน, γ-ควอนตา (ในตัวนับที่ทำปฏิกิริยากับรังสีทุกประเภทเหล่านี้) ก็ไม่แตกต่างกัน ซามิ

อนุภาค พลังงานของพวกมันจะหายไปอย่างสมบูรณ์ในหิมะถล่มแฝดที่พวกมันสร้างขึ้น

คุณภาพของเครื่องนับ Geiger-Muller มักจะพิจารณาจากประเภทของลักษณะการนับ สำหรับเมตร "ดี" ความยาวของชิ้นส่วนการนับคือ 100-300 V โดยมีความลาดชันที่ราบสูงไม่เกิน 3 - 5% ต่อ 100 V โดยปกติแล้วแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของทาส V ของมิเตอร์มักจะถูกเลือกในช่วงกลางของการนับ พื้นที่.

เนื่องจากอัตราการนับอนุภาคบนที่ราบสูงแปรผันตามสัดส่วนความเข้มของการฉายรังสีโดยอนุภาคนิวเคลียร์ เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์จึงถูกนำมาใช้ในการวัดสัมพัทธ์ของกิจกรรมของแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีได้สำเร็จ การวัดค่าสัมบูรณ์เป็นเรื่องยากเนื่องจากต้องคำนึงถึงการแก้ไขเพิ่มเติมจำนวนมาก เมื่อทำงานกับแหล่งกำเนิดที่มีความเข้มต่ำ ควรคำนึงถึงพื้นหลังของตัวนับที่เกิดจากรังสีคอสมิก กัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อม และการปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสีของวัสดุตัวนับ ในขั้นต้น ก๊าซมีตระกูลโดยเฉพาะอาร์กอนและนีออนมักถูกใช้เพื่อเติมก๊าซสำหรับมิเตอร์ มิเตอร์ส่วนใหญ่มีแรงดันอยู่ในช่วง 7 ถึง 20 ซม.ปรอท แม้ว่าบางครั้งจะทำงานที่แรงดันสูงถึง 1 atm ก็ตาม ในหน่วยเมตรประเภทนี้จำเป็นต้องใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์พิเศษเพื่อดับการปล่อยก๊าซที่เกิดขึ้นเมื่อรังสีไอออไนซ์เข้าสู่เคาน์เตอร์ ดังนั้นตัวนับดังกล่าวจึงเรียกว่าตัวนับ Geiger-Muller แบบไม่ดับตัวเอง พวกเขามีความละเอียดต่ำมาก การใช้วงจรเพื่อบังคับให้สูญเสียการคายประจุ, การปรับปรุง

ความละเอียดจะทำให้การตั้งค่าการทดลองซับซ้อนขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการใช้ตัวนับจำนวนมากพร้อมกัน

เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์แบบแก้วทั่วไปแสดงไว้ในรูปที่ 1 25.

ข้าว. 25. เคาน์เตอร์กระจก Geiger-Muller: 1 –

หลอดแก้วปิดผนึกทางเรขาคณิต 2 – แคโทด (ทองแดงบาง ๆ บนท่อสแตนเลส); 3 – เอาต์พุตแคโทด; 4 – ขั้วบวก (ด้ายยืดบาง)

ในตาราง 1 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับเคาน์เตอร์ Geiger ฮาโลเจนที่ดับไฟเองได้

ผลิตในรัสเซีย เหมาะที่สุดสำหรับอุปกรณ์ตรวจวัดรังสีในครัวเรือน

การกำหนด: 1 - แรงดันไฟฟ้า, V; 2 - ที่ราบสูง - พื้นที่ของการพึ่งพาความเร็วการนับต่ำของแรงดันไฟฟ้า V; 3 - พื้นหลังของตัวนับเอง, imp/s, ไม่มีอีกแล้ว; 4 - ความไวของรังสีของตัวนับ พัลส์/μR (* - สำหรับโคบอลต์-60) 5 - แอมพลิจูดของพัลส์เอาท์พุต, V, ไม่น้อย; 6 - ขนาด มม. - เส้นผ่านศูนย์กลาง x ยาว (ยาว x กว้าง x

ความสูง); 7.1 - ฮาร์ดβ - และγ - รังสี; 7.2 - การแผ่รังสีβที่เหมือนกันและอ่อน 7.3 - เหมือนกันและα - รังสี; 7.4 - γ - รังสี

รูปที่.26. นาฬิกาพร้อมเคาน์เตอร์ Geiger-Muller ในตัว

เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ ประเภท STS-6 นับอนุภาค β และ γ และเป็นเครื่องนับดับตัวเอง เป็นกระบอกสแตนเลสที่มีความหนาของผนัง 50 มก./(ซม.2) พร้อมตัวทำให้แข็งเพื่อความแข็งแรง เคาน์เตอร์เต็มไปด้วยส่วนผสมของไอนีออนและโบรมีน โบรมีนช่วยดับการคายประจุ

การออกแบบตัวนับมีความหลากหลายมากและขึ้นอยู่กับชนิดของรังสีและพลังงานตลอดจนเทคนิคการวัด)

การติดตั้งเรดิโอเมตริกโดยใช้เครื่องนับ Geiger-Müller แสดงไว้ในรูปที่ 1 27. แรงดันไฟฟ้าจ่ายให้กับมิเตอร์จากแหล่งพลังงานไฟฟ้าแรงสูง พัลส์จากตัวนับจะถูกป้อนไปยังบล็อกของแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งจะถูกขยายและบันทึกโดยอุปกรณ์นับ

เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ใช้ในการบันทึกรังสีทุกประเภท สามารถใช้สำหรับการวัดการปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีทั้งแบบสัมบูรณ์และแบบสัมพัทธ์

ข้าว. 27. การออกแบบเคาน์เตอร์ Geiger-Muller: ก – ทรงกระบอก; ข

– ไส้ภายใน; d - การไหลผ่านของของเหลว 1 – ขั้วบวก (รวบรวมอิเล็กโทรด); 2 – แคโทด; 3 – ขวดแก้ว; 4 – ตัวนำอิเล็กโทรด; 5 – หลอดแก้ว; 6 – ฉนวน; 7 – หน้าต่างไมก้า; 8 – วาล์วสำหรับทางเข้าก๊าซ

เนื่องจากผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากกิจกรรมของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับอุตสาหกรรม (รวมถึงการทหาร) ที่ใช้สารกัมมันตภาพรังสีเป็นส่วนประกอบหรือพื้นฐานของผลิตภัณฑ์ การศึกษาพื้นฐานด้านความปลอดภัยของรังสีและการวัดปริมาณรังสีจึงค่อนข้างจะค่อนข้างดี หัวข้อที่เกี่ยวข้องในวันนี้ นอกเหนือจากแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ตามธรรมชาติแล้ว ยังมีสถานที่ปนเปื้อนรังสีอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์เพิ่มมากขึ้นทุกปี ดังนั้นเพื่อรักษาสุขภาพของคุณและสุขภาพของคนที่คุณรัก คุณจำเป็นต้องรู้ระดับการปนเปื้อนของพื้นที่หรือวัตถุและอาหารโดยเฉพาะ เครื่องวัดปริมาณรังสีสามารถช่วยได้ - อุปกรณ์สำหรับวัดปริมาณหรือกำลังของรังสีไอออไนซ์ที่มีประสิทธิผลในช่วงเวลาหนึ่ง

ก่อนที่คุณจะเริ่มผลิต (หรือซื้อ) อุปกรณ์นี้ คุณต้องมีความคิดเกี่ยวกับลักษณะของพารามิเตอร์ที่กำลังวัด รังสีไอออไนซ์ (การแผ่รังสี) คือกระแสของโฟตอน อนุภาคมูลฐาน หรือชิ้นส่วนของฟิชชันของอะตอมที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนของสสารได้ แบ่งออกเป็นหลายประเภท รังสีอัลฟ่าเป็นกระแสของอนุภาคอัลฟ่า - นิวเคลียสฮีเลียม-4 อนุภาคอัลฟ่าที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีสามารถหยุดได้อย่างง่ายดายด้วยกระดาษแผ่นหนึ่งดังนั้นจึงก่อให้เกิดอันตรายเป็นหลักเมื่อเข้าสู่ร่างกาย รังสีเบต้า- นี่คือการไหลของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของบีตา แผ่นอะลูมิเนียมที่มีความหนาหลายมิลลิเมตรก็เพียงพอที่จะป้องกันอนุภาคบีตาด้วยพลังงานสูงถึง 1 MeV รังสีแกมมามีความสามารถในการเจาะทะลุได้ดีกว่ามากเนื่องจากประกอบด้วยโฟตอนพลังงานสูงที่ไม่มีประจุ องค์ประกอบหนัก (ตะกั่ว ฯลฯ ) ในชั้นหลายเซนติเมตรมีประสิทธิภาพในการป้องกัน ความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีไอออไนซ์ทุกประเภทขึ้นอยู่กับพลังงาน

เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตรวจจับรังสีไอออไนซ์ อุปกรณ์ที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพนี้มักจะประกอบด้วยกระบอกโลหะหรือแก้วที่ทำจากโลหะจากด้านในและด้ายโลหะบาง ๆ ที่ทอดยาวไปตามแกนของกระบอกสูบนี้ตัวกระบอกสูบนั้นเต็มไปด้วยก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์ หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการกระทบไอออนไนซ์ เมื่อรังสีไอออไนซ์กระทบผนังเคาน์เตอร์อิเล็กตรอนจะถูกกระแทกออกมา อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในแก๊สและชนกับอะตอมของแก๊สทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมและสร้างไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ สนามไฟฟ้าระหว่างแคโทดและแอโนดจะเร่งอิเล็กตรอนให้เป็นพลังงานซึ่งจะเริ่มเกิดการแตกตัวเป็นไอออน ไอออนถล่มเกิดขึ้น นำไปสู่การคูณของพาหะหลัก ที่ความแรงของสนามไฟฟ้าที่สูงเพียงพอ พลังงานของไอออนเหล่านี้จะเพียงพอที่จะสร้างหิมะถล่มรองที่สามารถคายประจุเองได้ ทำให้กระแสที่ไหลผ่านเคาน์เตอร์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เครื่องนับไกเกอร์บางเครื่องไม่สามารถตรวจจับรังสีไอออไนซ์ได้ทุกประเภท พวกมันไวต่อรังสีประเภทหนึ่งเป็นหลัก ได้แก่ รังสีอัลฟา เบต้า หรือแกมมา แต่มักจะตรวจจับรังสีอื่น ๆ ได้ในระดับหนึ่งด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องนับไกเกอร์ SI-8B ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกรังสีบีตาอ่อน (ใช่ ขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาค รังสีสามารถแบ่งออกเป็นอ่อนและแข็ง) แต่เซ็นเซอร์นี้ก็ค่อนข้างไวต่อรังสีอัลฟ่าและรังสีแกมมาเช่นกัน . รังสี

อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าใกล้การออกแบบบทความแล้ว หน้าที่ของเราคือทำให้เครื่องนับ Geiger หรือเครื่องวัดปริมาณรังสีเป็นเรื่องง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ พกพาสะดวกได้ตามธรรมชาติ เพื่อสร้างอุปกรณ์นี้ ฉันจัดการได้แค่ SBM-20 เท่านั้น เครื่องนับไกเกอร์นี้ออกแบบมาเพื่อตรวจจับรังสีบีตาและแกมมาอย่างหนัก เช่นเดียวกับมิเตอร์อื่นๆ ส่วนใหญ่ SBM-20 ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์

ลักษณะสำคัญของตัวนับ Geiger-Muller SBM-20 (ตารางจากหนังสืออ้างอิง):

เครื่องนับนี้มีความแม่นยำค่อนข้างต่ำในการวัดรังสีไอออไนซ์ แต่ก็เพียงพอที่จะพิจารณาว่าปริมาณรังสีเกินปริมาณที่อนุญาตสำหรับบุคคลหรือไม่ ปัจจุบัน SBM-20 ใช้ในเครื่องวัดปริมาตรในครัวเรือนจำนวนมาก เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ มักใช้หลายหลอดพร้อมกัน และเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดรังสีแกมมา เครื่องวัดปริมาณรังสีได้ติดตั้งตัวกรองรังสีบีตา ในกรณีนี้ เครื่องวัดปริมาณรังสีจะบันทึกเฉพาะรังสีแกมมาแต่ค่อนข้างแม่นยำ

เมื่อวัดปริมาณรังสี มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาซึ่งอาจมีความสำคัญ แม้ว่าจะไม่มีแหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์โดยสิ้นเชิง เครื่องนับไกเกอร์ก็จะผลิตพัลส์จำนวนหนึ่ง นี่คือพื้นหลังตัวนับที่เรียกว่า นอกจากนี้ยังรวมถึงปัจจัยหลายประการ: การปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีของวัสดุในตัวนับ การปล่อยอิเล็กตรอนเองจากแคโทดของตัวนับ และรังสีคอสมิก ทั้งหมดนี้ให้แรงกระตุ้น "พิเศษ" จำนวนหนึ่งต่อหน่วยเวลา

ดังนั้น แผนภาพของเครื่องวัดปริมาตรอย่างง่ายโดยใช้ตัวนับ Geiger SBM-20:

ฉันประกอบวงจรบนเขียงหั่นขนม:

วงจรไม่มีชิ้นส่วนที่หายาก (ยกเว้นตัวนับเอง) และไม่มีองค์ประกอบที่ตั้งโปรแกรมได้ (ไมโครคอนโทรลเลอร์) ซึ่งจะช่วยให้คุณสามารถประกอบวงจรได้ในเวลาอันสั้นโดยไม่ยากมากนัก อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดปริมาตรดังกล่าวไม่มีสเกล และปริมาณรังสีจะต้องถูกกำหนดโดยหูตามจำนวนคลิก นี่คือตัวเลือกคลาสสิก วงจรประกอบด้วยตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า 9 โวลต์ - 400 โวลต์

ชิป NE555 มีมัลติไวเบรเตอร์ซึ่งมีความถี่ในการทำงานประมาณ 14 kHz หากต้องการเพิ่มความถี่ในการทำงาน คุณสามารถลดค่าของตัวต้านทาน R1 ลงเหลือประมาณ 2.7 kOhm สิ่งนี้จะมีประโยชน์หากโช้คที่คุณเลือก (หรืออาจเป็นอันที่คุณทำไว้) มีเสียงเอี๊ยด - เมื่อความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้น เสียงเอี๊ยดจะหายไป ต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำ L1 ที่มีพิกัด 1000 - 4000 µH วิธีที่เร็วที่สุดในการค้นหาตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมคือการใช้หลอดไฟประหยัดพลังงานที่เผาไหม้ โช้คดังกล่าวใช้ในวงจรในภาพด้านบนมีแผลที่แกนซึ่งมักใช้สำหรับการผลิตพัลส์หม้อแปลง ทรานซิสเตอร์ T1 สามารถใช้กับทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามแบบ n-channel อื่นๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนอย่างน้อย 400 โวลต์ และควรใช้มากกว่านั้น ตัวแปลงดังกล่าวจะผลิตกระแสไฟฟ้าเพียงไม่กี่มิลลิแอมป์ที่แรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์ แต่จะเพียงพอที่จะใช้งานเครื่องนับไกเกอร์ได้หลายครั้ง หลังจากปิดวงจรแล้ว ตัวเก็บประจุที่มีประจุ C3 จะทำงานต่อไปอีกประมาณ 20-30 วินาที เนื่องจากความจุมีขนาดเล็ก ตัวต้าน VD2 จำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ 400 โวลต์ ต้องใช้ตัวเก็บประจุ C3 กับแรงดันไฟฟ้าไม่ต่ำกว่า 400 - 450 โวลต์

ลำโพงหรือลำโพงแบบเพียโซสามารถใช้เป็น Ls1 ได้ ในกรณีที่ไม่มีรังสีไอออไนซ์กระแสจะไม่ไหลผ่านตัวต้านทาน R2 - R4 (มีตัวต้านทานห้าตัวบนเขียงหั่นขนมในภาพถ่าย แต่ความต้านทานทั้งหมดสอดคล้องกับวงจร) ทันทีที่อนุภาคที่เกี่ยวข้องกระทบกับเครื่องนับ Geiger ก๊าซจะแตกตัวเป็นไอออนภายในเซ็นเซอร์และความต้านทานจะลดลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดพัลส์ในปัจจุบัน ตัวเก็บประจุ C4 จะตัดส่วนที่คงที่และส่งผ่านเฉพาะพัลส์ปัจจุบันไปยังลำโพง เราได้ยินเสียงคลิก

ในกรณีของฉัน มีการใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้สองก้อนจากโทรศัพท์รุ่นเก่าเป็นแหล่งพลังงาน (สองก้อน เนื่องจากพลังงานที่ต้องการจะต้องมากกว่า 5.5 โวลต์ในการเริ่มวงจรเนื่องจากฐานองค์ประกอบที่ใช้)

ดังนั้นวงจรจึงทำงาน มีการคลิกเป็นครั้งคราว ตอนนี้จะใช้มันอย่างไร. ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดคือคลิกเพียงเล็กน้อย - ทุกอย่างดี คลิกบ่อย หรือแม้กระทั่งต่อเนื่อง - แย่ อีกทางเลือกหนึ่งคือการนับจำนวนพัลส์ต่อนาทีโดยประมาณแล้วแปลงจำนวนคลิกเป็น microR/h ในการดำเนินการนี้ คุณต้องนำค่าความไวของตัวนับ Geiger จากหนังสืออ้างอิง อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาที่แตกต่างกันจะให้ตัวเลขที่แตกต่างกันเล็กน้อยเสมอ ตามหลักการแล้ว จำเป็นต้องดำเนินการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการสำหรับเครื่องนับไกเกอร์ที่เลือกซึ่งมีแหล่งกำเนิดรังสีอ้างอิง ดังนั้นสำหรับ SBM-20 ค่าความไวจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 60 ถึง 78 พัลส์/μR ตามแหล่งที่มาและหนังสืออ้างอิงที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราจึงคำนวณจำนวนพัลส์ในหนึ่งนาที จากนั้นเราคูณตัวเลขนี้ด้วย 60 เพื่อประมาณจำนวนพัลส์ในหนึ่งชั่วโมง และหารทั้งหมดนี้ด้วยความไวของเซ็นเซอร์ นั่นคือ 60 หรือ 78 หรืออะไรก็ตามที่ใกล้เคียงกว่า สู่ความเป็นจริง และสุดท้ายเราก็ได้ค่าเป็น microR/h เพื่อให้ได้ค่าที่เชื่อถือได้มากขึ้น จำเป็นต้องทำการวัดหลายครั้งและคำนวณค่าเฉลี่ยเลขคณิตระหว่างค่าเหล่านั้น ขีดจำกัดบนของระดับรังสีที่ปลอดภัยคือประมาณ 20 - 25 µR/ชม. ระดับที่อนุญาตคือสูงถึงประมาณ 50 µR/ชม. ตัวเลขอาจแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ

ป.ล. ฉันได้รับแจ้งให้พิจารณาหัวข้อนี้จากบทความเกี่ยวกับความเข้มข้นของก๊าซเรดอนที่เจาะเข้าไปในห้อง น้ำ ฯลฯ ในภูมิภาคต่าง ๆ ของประเทศและแหล่งที่มา

รายชื่อธาตุกัมมันตภาพรังสี

การกำหนด	พิมพ์	นิกาย	ปริมาณ	บันทึก	ร้านค้า	สมุดบันทึกของฉัน
ไอซี1	ตัวจับเวลาและออสซิลเลเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้	NE555	1			ไปยังสมุดบันทึก
T1	ทรานซิสเตอร์มอสเฟต	IRF710	1			ไปยังสมุดบันทึก
วีดี1	ไดโอดเรียงกระแส	1N4007	1			ไปยังสมุดบันทึก
วีดี2	ไดโอดป้องกัน	1V5KE400CA	1			ไปยังสมุดบันทึก
ซี1, ซี2	ตัวเก็บประจุ	10 nF	2			ไปยังสมุดบันทึก
ค3	ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า	2.7 µF	1			ไปยังสมุดบันทึก
ค4	ตัวเก็บประจุ	100 nF	1	400V

ด้วยการใช้เครื่องนับไกเกอร์ที่ทันสมัย ​​คุณสามารถวัดระดับรังสีของวัสดุก่อสร้าง ที่ดินหรืออพาร์ตเมนต์ รวมถึงอาหารได้ มันแสดงให้เห็นความน่าจะเป็นเกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ของอนุภาคที่มีประจุ เนื่องจากมีคู่อิเล็กตรอน-ไอออนเพียงคู่เดียวเท่านั้นที่จะตรวจจับได้

เทคโนโลยีที่ใช้สร้างเครื่องวัดปริมาณรังสีสมัยใหม่ที่ใช้ตัวนับ Geiger-Muller ช่วยให้คุณได้รับผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงในระยะเวลาอันสั้น การวัดใช้เวลาไม่เกิน 60 วินาที และข้อมูลทั้งหมดจะแสดงในรูปแบบกราฟิกและตัวเลขบนหน้าจอเครื่องวัดปริมาตร

การตั้งค่าอุปกรณ์

อุปกรณ์มีความสามารถในการตั้งค่าเกณฑ์เมื่อเกินจะมีสัญญาณเสียงเตือนคุณถึงอันตราย เลือกหนึ่งในค่าเกณฑ์ที่ระบุในส่วนการตั้งค่าที่เกี่ยวข้อง สามารถปิดเสียงบี๊บได้ ก่อนทำการวัด ขอแนะนำให้กำหนดค่าอุปกรณ์แยกกัน เลือกความสว่างของจอแสดงผล พารามิเตอร์ของสัญญาณเสียง และแบตเตอรี่

ขั้นตอนการวัด

เลือกโหมด "การวัด" และอุปกรณ์จะเริ่มประเมินสถานการณ์กัมมันตภาพรังสี หลังจากผ่านไปประมาณ 60 วินาที ผลการวัดจะปรากฏบนจอแสดงผล หลังจากนั้นรอบการวิเคราะห์ถัดไปจะเริ่มต้นขึ้น เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ แนะนำให้ทำการวัดอย่างน้อย 5 รอบ การเพิ่มจำนวนการสังเกตทำให้การอ่านมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

ในการวัดพื้นหลังการแผ่รังสีของวัตถุ เช่น วัสดุก่อสร้างหรือผลิตภัณฑ์อาหาร คุณต้องเปิดโหมด "การวัด" ที่ระยะห่างหลายเมตรจากวัตถุ จากนั้นนำอุปกรณ์ไปที่วัตถุและวัดพื้นหลังให้ใกล้กับวัตถุมากที่สุด มันเป็นไปได้ เปรียบเทียบการอ่านค่าของอุปกรณ์กับข้อมูลที่ได้รับที่ระยะหลายเมตรจากวัตถุ ความแตกต่างระหว่างค่าที่อ่านได้เหล่านี้คือพื้นหลังของการแผ่รังสีเพิ่มเติมของวัตถุที่กำลังศึกษา

หากผลการตรวจวัดเกินลักษณะพื้นหลังตามธรรมชาติของพื้นที่ที่คุณอยู่ แสดงว่ามีการปนเปื้อนรังสีของวัตถุที่กำลังศึกษา เพื่อประเมินการปนเปื้อนของของเหลว แนะนำให้ทำการวัดเหนือพื้นผิวเปิด เพื่อป้องกันอุปกรณ์จากความชื้นต้องห่อด้วยฟิล์มพลาสติก แต่ไม่เกินหนึ่งชั้น หากเครื่องวัดปริมาตรอยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C เป็นเวลานาน ต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 2 ชั่วโมงก่อนทำการวัด

เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์

ดี เพื่อกำหนดระดับรังสีจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - และสำหรับอุปกรณ์ในครัวเรือนดังกล่าวและอุปกรณ์ตรวจสอบรังสีระดับมืออาชีพส่วนใหญ่จะใช้องค์ประกอบการตรวจจับ เคาน์เตอร์ไกเกอร์ . เครื่องวัดรังสีส่วนนี้ช่วยให้คุณกำหนดระดับรังสีได้อย่างแม่นยำ

ประวัติความเป็นมาของเคาน์เตอร์ไกเกอร์

ใน ประการแรกอุปกรณ์สำหรับกำหนดอัตราการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2451 โดยชาวเยอรมันประดิษฐ์ขึ้น นักฟิสิกส์ ฮันส์ ไกเกอร์ . ยี่สิบปีต่อมาร่วมกับนักฟิสิกส์อีกคน วอลเตอร์ มุลเลอร์ อุปกรณ์ได้รับการปรับปรุง และได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์สองคนนี้

ใน ในช่วงเวลาของการพัฒนาและการก่อตั้งฟิสิกส์นิวเคลียร์ในอดีตสหภาพโซเวียต อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกันซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในกองทัพ ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และในกลุ่มควบคุมรังสีพิเศษของการป้องกันพลเรือน เริ่มตั้งแต่ทศวรรษที่เจ็ดสิบของศตวรรษที่ผ่านมา เครื่องวัดปริมาตรดังกล่าวได้รวมตัวนับตามหลักการของไกเกอร์ ได้แก่ SBM-20 . ตัวนับนี้เหมือนกับอะนาล็อกอื่นทุกประการ เอสทีเอส-5 ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมาจนถึงทุกวันนี้และยังเป็นส่วนหนึ่งของ วิธีการตรวจติดตามรังสีสมัยใหม่ .

รูปที่ 1. เคาน์เตอร์จำหน่ายก๊าซ STS-5

รูปที่ 2. เครื่องวัดการปล่อยก๊าซ SBM-20

หลักการทำงานของเครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์

และ แนวคิดในการลงทะเบียนอนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่เสนอโดย Geiger นั้นค่อนข้างง่าย ขึ้นอยู่กับหลักการของการปรากฏตัวของแรงกระตุ้นไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมของก๊าซเฉื่อยภายใต้อิทธิพลของอนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่มีประจุสูงหรือควอนตัมของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า หากต้องการดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการทำงานของตัวนับให้เราอาศัยการออกแบบและกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคกัมมันตภาพรังสีผ่านองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของอุปกรณ์

ร อุปกรณ์บันทึกเสียงเป็นกระบอกหรือภาชนะปิดสนิทซึ่งบรรจุก๊าซเฉื่อย อาจเป็นนีออน อาร์กอน ฯลฯ ภาชนะดังกล่าวสามารถทำจากโลหะหรือแก้วและก๊าซในนั้นอยู่ภายใต้แรงดันต่ำซึ่งทำขึ้นโดยเฉพาะเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการลงทะเบียนอนุภาคที่มีประจุ ภายในภาชนะจะมีอิเล็กโทรดสองตัว (แคโทดและแอโนด) ซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงผ่านตัวต้านทานโหลดพิเศษ

รูปที่ 3 แผนภาพอุปกรณ์และวงจรสำหรับการเปิดเครื่องนับ Geiger

ป เมื่อเปิดใช้งานตัวนับในสภาพแวดล้อมของก๊าซเฉื่อย จะไม่มีการคายประจุบนอิเล็กโทรดเนื่องจากความต้านทานสูงของตัวกลาง อย่างไรก็ตาม สถานการณ์จะเปลี่ยนไปหากอนุภาคกัมมันตภาพรังสีหรือควอนตัมของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าไปในห้องขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของ อุปกรณ์. ในกรณีนี้ อนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงเพียงพอจะทำให้อิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งหลุดออกจากสภาพแวดล้อมใกล้เคียง กล่าวคือ จากส่วนประกอบของตัวเรือนหรือจากตัวอิเล็กโทรดทางกายภาพ อิเล็กตรอนดังกล่าวซึ่งครั้งหนึ่งอยู่ในสภาพแวดล้อมของก๊าซเฉื่อยภายใต้อิทธิพลของไฟฟ้าแรงสูงระหว่างแคโทดและแอโนดเริ่มเคลื่อนที่ไปทางแอโนดทำให้เกิดไอออนโมเลกุลของก๊าซนี้ไปพร้อมกัน เป็นผลให้พวกมันเคาะอิเล็กตรอนทุติยภูมิออกจากโมเลกุลของก๊าซ และกระบวนการนี้จะเติบโตในระดับเรขาคณิตจนกระทั่งเกิดการพังทลายระหว่างอิเล็กโทรด ในสถานะดิสชาร์จ วงจรจะปิดในช่วงเวลาสั้นๆ และทำให้กระแสกระโดดในตัวต้านทานโหลด และการกระโดดนี้เองที่ทำให้สามารถบันทึกการผ่านของอนุภาคหรือควอนตัมผ่านห้องบันทึกเสียงได้

ต กลไกนี้ทำให้สามารถบันทึกอนุภาคได้หนึ่งอนุภาค อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่รังสีไอออไนซ์มีความเข้มข้นค่อนข้างมาก ต้องให้ห้องบันทึกกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิมอย่างรวดเร็วจึงจะสามารถระบุได้ อนุภาคกัมมันตภาพรังสีชนิดใหม่ . สิ่งนี้สามารถทำได้ในสองวิธีที่แตกต่างกัน ประการแรกคือการหยุดจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับอิเล็กโทรดในช่วงเวลาสั้น ๆ ในกรณีนี้การแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซเฉื่อยจะหยุดทันทีและการเปิดห้องทดสอบอีกครั้งทำให้คุณสามารถเริ่มการบันทึกได้ตั้งแต่เริ่มต้น เคาน์เตอร์ประเภทนี้เรียกว่า เครื่องวัดปริมาณรังสีแบบไม่ดับไฟ . อุปกรณ์ประเภทที่สอง ได้แก่ เครื่องวัดปริมาณที่ดับไฟได้เอง หลักการทำงานของอุปกรณ์คือการเติมสารเติมแต่งพิเศษตามองค์ประกอบต่าง ๆ เช่น โบรมีน ไอโอดีน คลอรีน หรือแอลกอฮอล์ ให้กับสภาพแวดล้อมของก๊าซเฉื่อย ในกรณีนี้การมีอยู่ของพวกเขาจะนำไปสู่การยุติการจำหน่ายโดยอัตโนมัติ ด้วยโครงสร้างของห้องทดสอบนี้ ความต้านทานบางครั้งอาจสูงถึงหลายสิบเมกะโอห์มถูกใช้เป็นตัวต้านทานโหลด ทำให้สามารถลดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นที่ปลายแคโทดและแอโนดในระหว่างการคายประจุได้อย่างมาก ซึ่งจะหยุดกระบวนการนำกระแสและห้องจะกลับสู่สถานะเดิม เป็นที่น่าสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดน้อยกว่า 300 โวลต์จะหยุดการคายประจุโดยอัตโนมัติ

กลไกทั้งหมดที่อธิบายไว้ทำให้สามารถบันทึกอนุภาคกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากได้ในช่วงเวลาอันสั้น

ประเภทของรังสีกัมมันตภาพรังสี

ชม เพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งที่ถูกบันทึกไว้อย่างแน่นอน เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ มันคุ้มค่าที่จะพิจารณาว่ามันมีอยู่ประเภทใด เป็นเรื่องที่ควรกล่าวถึงทันทีว่าเคาน์เตอร์ปล่อยก๊าซซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องวัดปริมาตรที่ทันสมัยที่สุดสามารถบันทึกจำนวนอนุภาคหรือควอนตัมที่มีประจุกัมมันตภาพรังสีเท่านั้น แต่ไม่สามารถระบุลักษณะพลังงานหรือประเภทของรังสีได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ โดมิเตอร์ถูกสร้างให้ใช้งานได้หลากหลายและตรงเป้าหมายมากขึ้น และเพื่อที่จะเปรียบเทียบได้อย่างถูกต้อง ควรเข้าใจความสามารถของพวกมันให้แม่นยำยิ่งขึ้น

ป ตามแนวคิดสมัยใหม่ของฟิสิกส์นิวเคลียร์ รังสีสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกอยู่ในรูปแบบ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สองในรูปแบบ การไหลของอนุภาค (การฉายรังสีในร่างกาย) ประเภทแรกได้แก่ ฟลักซ์ของอนุภาคแกมมา หรือ การฉายรังสีเอกซ์ . คุณสมบัติหลักของพวกเขาคือความสามารถในการแพร่กระจายในรูปแบบของคลื่นในระยะทางที่ยาวมากในขณะที่พวกมันสามารถผ่านวัตถุต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดายและสามารถเจาะวัสดุที่หลากหลายได้อย่างง่ายดาย เช่น ถ้าบุคคลจำเป็นต้องซ่อนตัวจากกระแสรังสีแกมมาจากการระเบิดของนิวเคลียร์ ก็ให้ไปหลบภัยที่ชั้นใต้ดินของบ้านหรือที่กำบังระเบิด โดยมีเงื่อนไขว่าต้องปกปิดค่อนข้างมาก เขาก็ทำได้แต่ป้องกันตัวเองจากประเภทนี้เท่านั้น ของรังสีได้ร้อยละ 50

รูปที่ 4. ควอนตัมรังสีเอกซ์และแกมมา

ต รังสีประเภทนี้มีลักษณะเป็นจังหวะในธรรมชาติและมีลักษณะพิเศษคือการแพร่กระจายในสิ่งแวดล้อมในรูปของโฟตอนหรือควอนตัม กล่าวคือ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าระยะสั้น รังสีดังกล่าวสามารถมีคุณลักษณะด้านพลังงานและความถี่ที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น รังสีเอกซ์มีความถี่ต่ำกว่ารังสีแกมมาหลายพันเท่า นั่นเป็นเหตุผล รังสีแกมมามีอันตรายมากกว่าอย่างเห็นได้ชัด สำหรับร่างกายมนุษย์และผลกระทบนั้นทำลายล้างมากกว่ามาก

และ การแผ่รังสีตามหลักการของคอร์ปัสเคิลคืออนุภาคอัลฟ่าและเบต้า (คอร์ปัสเคิล) เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิดถูกแปลงเป็นไอโซโทปอื่น ๆ และปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา ในกรณีนี้ อนุภาคบีตาเป็นตัวแทนของกระแสอิเล็กตรอน และอนุภาคอัลฟามีขนาดใหญ่กว่ามากและมีการก่อตัวที่เสถียรกว่ามาก ซึ่งประกอบด้วยนิวตรอนสองตัวและโปรตอนสองตัวที่เกาะกัน ในความเป็นจริง นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมมีโครงสร้างเช่นนี้ จึงสามารถโต้แย้งได้ว่าการไหลของอนุภาคแอลฟาคือการไหลของนิวเคลียสของฮีเลียม

ยอมรับการจำแนกประเภทต่อไปนี้ อนุภาคอัลฟ่ามีความสามารถในการทะลุทะลวงน้อยที่สุด เพื่อป้องกันตัวเองจากพวกมัน กระดาษแข็งหนาก็เพียงพอสำหรับบุคคล อนุภาคบีตามีความสามารถในการทะลุทะลวงได้ดีกว่า เพื่อให้บุคคลสามารถป้องกันตัวเองจากการไหลของรังสีดังกล่าวได้ เขาจะต้อง ป้องกันโลหะหนาหลายมิลลิเมตร (เช่น แผ่นอลูมิเนียม) ในทางปฏิบัติแล้วไม่มีการป้องกันจากควอนตัมแกมมา และพวกมันแพร่กระจายไปในระยะทางที่ไกลพอสมควร และจางหายไปเมื่อพวกมันเคลื่อนออกจากจุดศูนย์กลางหรือแหล่งกำเนิด และปฏิบัติตามกฎการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

รูปที่ 5 อนุภาคกัมมันตภาพรังสีชนิดอัลฟ่าและเบต้า

ถึง ปริมาณพลังงานที่รังสีทั้งสามประเภทครอบครองก็แตกต่างกันเช่นกัน และฟลักซ์ของอนุภาคอัลฟาก็มีปริมาณมากที่สุด ตัวอย่างเช่น, พลังงานที่อนุภาคอัลฟ่าครอบครองนั้นมากกว่าพลังงานของอนุภาคบีตาถึงเจ็ดพันเท่า , เช่น. ความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีชนิดต่างๆ นั้นแปรผกผันกับความสามารถในการทะลุทะลวงของมัน

ดี สำหรับร่างกายมนุษย์นั้นถือเป็นรังสีกัมมันตภาพรังสีประเภทที่อันตรายที่สุด ควอนตัมแกมมา เนื่องจากพลังทะลุทะลวงสูง และจากนั้นจึงลดลงตามลำดับ อนุภาคบีตาและอนุภาคอัลฟา ดังนั้นจึงค่อนข้างยากที่จะระบุอนุภาคแอลฟา แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกด้วยเครื่องนับทั่วไปก็ตาม ไกเกอร์-มุลเลอร์เนื่องจากวัตถุเกือบทุกชนิดเป็นอุปสรรคสำหรับพวกเขา ไม่ต้องพูดถึงภาชนะแก้วหรือโลหะ เป็นไปได้ที่จะตรวจจับอนุภาคบีตาด้วยตัวนับดังกล่าว แต่เฉพาะในกรณีที่พลังงานของพวกมันเพียงพอที่จะผ่านวัสดุของภาชนะบรรจุตัวนับเท่านั้น

สำหรับอนุภาคบีตาพลังงานต่ำ เครื่องนับไกเกอร์–มึลเลอร์แบบธรรมดาจะไม่มีประสิทธิภาพ

เกี่ยวกับ สถานการณ์คล้ายกับรังสีแกมมาซึ่งมีความเป็นไปได้ที่รังสีจะผ่านภาชนะโดยไม่เริ่มปฏิกิริยาไอออไนเซชัน ในการทำเช่นนี้มีการติดตั้งหน้าจอพิเศษ (ทำจากเหล็กหนาแน่นหรือตะกั่ว) ไว้ที่เคาน์เตอร์ซึ่งทำให้สามารถลดพลังงานของรังสีแกมมาและเปิดใช้งานการปล่อยประจุในห้องเคาน์เตอร์

ลักษณะพื้นฐานและความแตกต่างของเครื่องนับ Geiger–Müller

กับ นอกจากนี้ยังควรเน้นย้ำถึงคุณลักษณะพื้นฐานและความแตกต่างระหว่างเครื่องวัดปริมาณรังสีต่างๆ ที่ติดตั้งด้วย เคาน์เตอร์จำหน่ายก๊าซ Geiger-Muller. ในการทำเช่นนี้คุณควรเปรียบเทียบบางส่วน

มีการติดตั้งเครื่องนับ Geiger–Müller ทั่วไปไว้ด้วย ทรงกระบอกหรือ เซ็นเซอร์ปลาย. ทรงกระบอกมีลักษณะคล้ายกับทรงกระบอกเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าในรูปของท่อที่มีรัศมีเล็ก ห้องไอออไนซ์ส่วนปลายมีรูปร่างกลมหรือสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก แต่มีพื้นผิวการทำงานส่วนปลายที่สำคัญ บางครั้งก็มีห้องท้ายหลายแบบที่มีท่อทรงกระบอกยาวและมีหน้าต่างทางเข้าเล็ก ๆ ที่ด้านท้าย การกำหนดค่าตัวนับที่แตกต่างกัน เช่น ตัวกล้องเอง สามารถบันทึกรังสีประเภทต่างๆ หรือการรวมกันได้ (เช่น การรวมกันของรังสีแกมมาและเบตา หรือสเปกตรัมทั้งหมดของอัลฟา เบตา และแกมมา) สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการออกแบบตัวเรือนมิเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษตลอดจนวัสดุที่ใช้ทำ

อี องค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับการใช้งานมาตรวัดคือ พื้นที่ขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนอินพุตและพื้นที่ทำงาน . กล่าวอีกนัยหนึ่ง นี่คือภาคที่อนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่เราสนใจจะเข้าไปและบันทึกผ่าน ยิ่งพื้นที่นี้ใหญ่ขึ้น ตัวนับก็จะสามารถจับอนุภาคได้มากขึ้น และความไวต่อรังสีก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ข้อมูลหนังสือเดินทางระบุพื้นที่ผิวการทำงาน โดยทั่วไปจะมีหน่วยเป็นตารางเซนติเมตร

อี ตัวบ่งชี้สำคัญอีกประการหนึ่งที่ระบุในลักษณะของเครื่องวัดปริมาณรังสีคือ ขนาดเสียงรบกวน (วัดเป็นพัลส์ต่อวินาที) กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวบ่งชี้นี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นค่าของพื้นหลังของมันเอง สามารถกำหนดได้ในห้องปฏิบัติการโดยการวางอุปกรณ์ไว้ในห้องหรือห้องที่มีการป้องกันอย่างดี โดยปกติจะมีผนังตะกั่วหนา และบันทึกระดับรังสีที่อุปกรณ์ปล่อยออกมา เป็นที่ชัดเจนว่าหากระดับดังกล่าวมีนัยสำคัญเพียงพอ สัญญาณรบกวนที่เหนี่ยวนำเหล่านี้จะส่งผลโดยตรงต่อข้อผิดพลาดในการวัด

ผู้เชี่ยวชาญและการฉายรังสีแต่ละคนมีลักษณะเฉพาะ เช่น ความไวของรังสี ซึ่งวัดเป็นพัลส์ต่อวินาที (imp/s) หรือเป็นพัลส์ต่อไมโครเรินต์เกน (imp/μR) พารามิเตอร์นี้หรือการใช้งานนั้นขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของการแผ่รังสีไอออไนซ์โดยตรงซึ่งตัวนับจะถูกปรับและเทียบกับการวัดเพิ่มเติมที่จะดำเนินการ บ่อยครั้งที่การปรับจูนทำได้โดยใช้แหล่งที่มีวัสดุกัมมันตภาพรังสี เช่น เรเดียม - 226, โคบอลต์ - 60, ซีเซียม - 137, คาร์บอน - 14 และอื่นๆ

อี ตัวบ่งชี้อีกประการหนึ่งที่ควรค่าแก่การเปรียบเทียบเครื่องวัดปริมาณรังสีคือ ประสิทธิภาพการตรวจจับรังสีไอออน หรืออนุภาคกัมมันตภาพรังสี การมีอยู่ของเกณฑ์นี้เกิดจากการที่อนุภาคกัมมันตภาพรังสีบางชนิดที่ผ่านองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเครื่องวัดปริมาณรังสีจะไม่ได้รับการลงทะเบียน กรณีนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในกรณีที่ควอนตัมรังสีแกมมาไม่ก่อให้เกิดไอออนไนซ์ในห้องเคาน์เตอร์ หรือจำนวนอนุภาคที่ผ่านไปและทำให้เกิดไอออนไนซ์และการคายประจุมีมากจนอุปกรณ์ไม่สามารถนับอนุภาคเหล่านั้นได้อย่างเพียงพอ และด้วยเหตุผลอื่นๆ บางประการ . เพื่อระบุคุณลักษณะของเครื่องวัดปริมาตรเฉพาะอย่างแม่นยำ จึงมีการทดสอบโดยใช้แหล่งกัมมันตภาพรังสีบางชนิด เช่น พลูโทเนียม-239 (สำหรับอนุภาคอัลฟา) หรือแทลเลียม - 204, สตรอนเซียม - 90, อิตเทรียม - 90 (ตัวปล่อยเบต้า) รวมถึง วัสดุกัมมันตภาพรังสีอื่น ๆ

กับ เกณฑ์ต่อไปที่ต้องมุ่งเน้นคือ ช่วงของพลังงานที่บันทึกไว้ . อนุภาคกัมมันตภาพรังสีหรือควอนตัมของรังสีใด ๆ มีลักษณะพลังงานที่แตกต่างกัน ดังนั้น โดมิเตอร์จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดไม่เพียงแต่เฉพาะประเภทของรังสีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะพลังงานที่สอดคล้องกันด้วย ตัวบ่งชี้นี้วัดเป็นเมกะอิเล็กตรอนโวลต์หรือกิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV, KeV) ตัวอย่างเช่น หากอนุภาคบีตามีพลังงานไม่เพียงพอ พวกมันจะไม่สามารถทำให้อิเล็กตรอนในห้องเคาน์เตอร์แตกได้ และดังนั้นจึงไม่ถูกตรวจจับ หรือมีเพียงอนุภาคอัลฟ่าพลังงานสูงเท่านั้นที่จะสามารถทะลุผ่านวัสดุได้ ของตัวเรือนเคาน์เตอร์ไกเกอร์-มึลเลอร์และทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไป

และ จากที่กล่าวมาทั้งหมด ผู้ผลิตเครื่องวัดปริมาณรังสีสมัยใหม่ผลิตอุปกรณ์ที่หลากหลายเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลายและอุตสาหกรรมเฉพาะ ดังนั้นจึงควรพิจารณาเครื่องนับไกเกอร์บางประเภทโดยเฉพาะ

เครื่องนับ Geiger–Muller หลายรุ่น

ป เครื่องวัดปริมาตรเวอร์ชันแรกเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อลงทะเบียนและตรวจจับโฟตอนแกมมาและรังสีบีตาความถี่สูง (แข็ง) เกือบทั้งหมดที่ผลิตก่อนหน้านี้และสมัยใหม่ทั้งของใช้ในครัวเรือนเช่น: และเครื่องวัดปริมาณรังสีระดับมืออาชีพเช่น: ได้รับการออกแบบมาสำหรับช่วงการวัดนี้ การแผ่รังสีดังกล่าวมีพลังงานเพียงพอและมีกำลังทะลุทะลวงสูงเพื่อให้กล้องนับของไกเกอร์บันทึกได้ อนุภาคและโฟตอนดังกล่าวเจาะผนังของเคาน์เตอร์ได้ง่ายและทำให้เกิดกระบวนการไอออไนเซชัน และบันทึกได้อย่างง่ายดายด้วยการเติมเครื่องวัดปริมาตรทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สอดคล้องกัน

ดี เคาน์เตอร์ยอดนิยมเช่น SBM-20 โดยมีเซ็นเซอร์ในรูปของท่อบอลลูนทรงกระบอกที่มีแคโทดและแอโนดของลวดโคแอกเชียล นอกจากนี้ ผนังของท่อเซ็นเซอร์ยังทำหน้าที่เป็นทั้งแคโทดและตัวเรือน และทำจากสแตนเลส ตัวนับนี้มีลักษณะดังต่อไปนี้:

• พื้นที่ทำงานขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนคือ 8 ตารางเซนติเมตร
• ความไวของรังสีต่อรังสีแกมมาคือประมาณ 280 พัลส์/วินาที หรือ 70 พัลส์/μR (ทำการทดสอบซีเซียม - 137 ที่ 4 μR/s)
• พื้นหลังของเครื่องวัดปริมาตรจะอยู่ที่ประมาณ 1 พัลส์/วินาที;
• เซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกรังสีแกมมาด้วยพลังงานในช่วงตั้งแต่ 0.05 MeV ถึง 3 MeV และอนุภาคบีตาที่มีพลังงาน 0.3 MeV ที่ขีดจำกัดล่าง

รูปที่ 6. เครื่องนับไกเกอร์ SBM-20

ยู มีการปรับเปลี่ยนตัวนับนี้หลายอย่าง เช่น SBM-20-1 หรือ SBM-20U ซึ่งมีลักษณะคล้ายกัน แต่แตกต่างกันในการออกแบบพื้นฐานขององค์ประกอบหน้าสัมผัสและวงจรการวัด การดัดแปลงอื่น ๆ ของตัวนับ Geiger-Müller และเหล่านี้คือ SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG ก็มีพารามิเตอร์ที่คล้ายกันเช่นกัน ซึ่งส่วนใหญ่พบได้ในเครื่องวัดปริมาณรังสีในครัวเรือนซึ่งสามารถพบได้ในร้านค้าในปัจจุบัน .

กับ เครื่องวัดปริมาณรังสีกลุ่มถัดไปได้รับการออกแบบเพื่อลงทะเบียน โฟตอนแกมมาและรังสีเอกซ์ . หากเราพูดถึงความแม่นยำของอุปกรณ์ดังกล่าว ก็ควรเข้าใจว่ารังสีโฟตอนและแกมมาเป็นปริมาณรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง (ประมาณ 300,000 กม./วินาที) ดังนั้นการลงทะเบียนวัตถุดังกล่าวจึงดูเหมือนจะค่อนข้างยาก งาน.

ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องนับไกเกอร์ดังกล่าวคือประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์

ชม หากต้องการเพิ่มขึ้นจำเป็นต้องเพิ่มพื้นผิวแคโทด ในความเป็นจริง รังสีแกมมาจะถูกบันทึกทางอ้อม เนื่องจากอิเล็กตรอนที่พวกมันทำให้กระเด็นออกมา ซึ่งต่อมามีส่วนร่วมในการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซเฉื่อย เพื่อส่งเสริมปรากฏการณ์นี้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ วัสดุและความหนาของผนังห้องเคาน์เตอร์ ตลอดจนขนาด ความหนา และวัสดุของแคโทดจึงได้รับการคัดเลือกเป็นพิเศษ ที่นี่ ความหนาและความหนาแน่นสูงของวัสดุสามารถลดความไวของห้องบันทึกเสียงได้ และน้อยเกินไปจะทำให้รังสีบีตาความถี่สูงเข้าไปในห้องได้ง่าย และยังจะเพิ่มปริมาณสัญญาณรบกวนของรังสีตามธรรมชาติต่ออุปกรณ์ด้วย ซึ่ง จะทำให้ความแม่นยำในการกำหนดแกมมาควอนต้าหายไป โดยธรรมชาติแล้วผู้ผลิตจะเลือกสัดส่วนที่แน่นอน ตามหลักการนี้ เครื่องวัดปริมาณรังสีถูกผลิตขึ้นโดยใช้พื้นฐาน เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ สำหรับการตรวจวัดรังสีแกมมาบนพื้นดินโดยตรง ในขณะที่อุปกรณ์ดังกล่าวไม่รวมความเป็นไปได้ในการพิจารณารังสีและการสัมผัสกัมมันตรังสีประเภทอื่น ๆ ซึ่งทำให้สามารถระบุการปนเปื้อนของรังสีได้อย่างแม่นยำและระดับของผลกระทบด้านลบต่อมนุษย์ด้วยรังสีแกมมาเท่านั้น

ใน ในเครื่องวัดปริมาตรในประเทศซึ่งติดตั้งเซ็นเซอร์ทรงกระบอกมีการติดตั้งประเภทต่อไปนี้: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 และอื่น ๆ อีกมากมาย . นอกจากนี้ ในบางประเภท มีการติดตั้งตัวกรองพิเศษบนหน้าต่างอินพุต สิ้นสุด หน้าต่างละเอียดอ่อน ซึ่งทำหน้าที่ตัดอนุภาคอัลฟ่าและเบตาโดยเฉพาะ และยังเพิ่มพื้นที่แคโทดเพิ่มเติมเพื่อการหาควอนตัมแกมมาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เซ็นเซอร์ดังกล่าว ได้แก่ Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M และอื่น ๆ

ชม เพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ควรพิจารณาตัวนับตัวใดตัวหนึ่งเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น เครื่องนับปลายพร้อมเซนเซอร์ เบต้า – 2M ซึ่งมีหน้าต่างการทำงานแบบโค้งมนประมาณ 14 ตารางเซนติเมตร ในกรณีนี้ ความไวของรังสีต่อโคบอลต์-60 จะอยู่ที่ประมาณ 240 พัลส์/ไมโครอาร์ มิเตอร์ประเภทนี้มีเสียงรบกวนในตัวเองต่ำมาก ซึ่งไม่เกิน 1 พัลส์ต่อวินาที สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากห้องตะกั่วที่มีผนังหนา ซึ่งในทางกลับกัน ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกการแผ่รังสีโฟตอนด้วยพลังงานในช่วงตั้งแต่ 0.05 MeV ถึง 3 MeV

รูปที่ 7 สิ้นสุดตัวนับแกมม่า Beta-2M

ในการหาค่ารังสีแกมมา ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะใช้ตัวนับพัลส์แกมมา-เบตา ซึ่งออกแบบมาเพื่อบันทึกอนุภาคบีตาแข็ง (ความถี่สูงและพลังงานสูง) และควอนตาแกมมา ตัวอย่างเช่น รุ่น SBM - 20 หากในแบบจำลองเครื่องวัดปริมาตรนี้คุณต้องการยกเว้นการลงทะเบียนอนุภาคบีตา ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะติดตั้งตะแกรงตะกั่วหรือเกราะที่ทำจากวัสดุโลหะอื่น ๆ (ตะแกรงตะกั่วคือ มีประสิทธิภาพมากขึ้น) นี่เป็นวิธีการทั่วไปที่นักพัฒนาส่วนใหญ่ใช้เมื่อสร้างเครื่องนับแกมมาและเอ็กซเรย์

การลงทะเบียนรังสีบีตาแบบอ่อน

ถึง ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การลงทะเบียนรังสีเบตาอ่อน (การแผ่รังสีที่มีคุณสมบัติพลังงานต่ำและมีความถี่ค่อนข้างต่ำ) ถือเป็นงานที่ค่อนข้างยาก ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถเจาะเข้าไปในห้องทะเบียนได้ง่ายขึ้น เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ หน้าต่างการทำงานบางพิเศษถูกสร้างขึ้นโดยปกติจากไมกาหรือฟิล์มโพลีเมอร์ ซึ่งแทบจะไม่สร้างอุปสรรคต่อการแทรกซึมของรังสีบีตาประเภทนี้เข้าไปในห้องไอออไนซ์ ในกรณีนี้ ตัวเซ็นเซอร์สามารถทำหน้าที่เป็นแคโทดได้ และแอโนดเป็นระบบของอิเล็กโทรดเชิงเส้นที่มีการกระจายเท่าๆ กันและติดตั้งบนฉนวน หน้าต่างการลงทะเบียนถูกสร้างขึ้นในเวอร์ชันสุดท้าย และในกรณีนี้ มีเพียงฟิล์มไมกาบางๆ เท่านั้นที่จะขวางทางอนุภาคบีตาได้ ในเครื่องวัดปริมาตรที่มีตัวนับดังกล่าว รังสีแกมมาจะถูกบันทึกเป็นแอปพลิเคชันและในความเป็นจริงเป็นคุณสมบัติเพิ่มเติม และถ้าคุณต้องการกำจัดรังสีแกมมาการลงทะเบียนก็จำเป็นต้องลดพื้นผิวแคโทดให้เหลือน้อยที่สุด

รูปที่ 8. อุปกรณ์ของเครื่องนับไกเกอร์แบบติดตั้งปลาย

กับ เป็นที่น่าสังเกตว่าตัวนับสำหรับการพิจารณาอนุภาคเบตาอ่อนนั้นถูกสร้างขึ้นเมื่อนานมาแล้วและถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ผ่านมา ในหมู่พวกเขาที่พบมากที่สุดคือเซ็นเซอร์เช่น เอสบีที10 และ SI8B ซึ่งมีหน้าต่างทำงานไมก้าผนังบาง อุปกรณ์รุ่นนี้ทันสมัยยิ่งขึ้น เบต้า-5มีพื้นที่หน้าต่างใช้งานประมาณ 37 ตร.ซม. ทรงสี่เหลี่ยมทำจากวัสดุไมก้า สำหรับขนาดขององค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนดังกล่าว อุปกรณ์สามารถลงทะเบียนได้ประมาณ 500 พัลส์/μR หากวัดด้วยโคบอลต์ - 60 ในเวลาเดียวกัน ประสิทธิภาพการตรวจจับอนุภาคจะสูงถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ตัวบ่งชี้อื่นๆ ของอุปกรณ์นี้มีดังนี้: สัญญาณรบกวนของตัวเองคือ 2.2 พัลส์/วินาที ช่วงการตรวจจับพลังงานอยู่ที่ 0.05 ถึง 3 MeV ในขณะที่เกณฑ์ขั้นต่ำในการพิจารณารังสีเบตาอ่อนคือ 0.1 MeV

รูปที่ 9. จบตัวนับเบต้าแกมมาเบต้า-5

และ โดยธรรมชาติแล้วมันก็คุ้มค่าที่จะกล่าวถึง เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์, สามารถตรวจจับอนุภาคแอลฟาได้ หากการลงทะเบียนการแผ่รังสีเบตาอ่อนดูเหมือนจะเป็นงานที่ค่อนข้างยาก การตรวจจับอนุภาคแอลฟา แม้แต่อนุภาคที่มีตัวบ่งชี้พลังงานสูง ก็เป็นงานที่ยากยิ่งกว่านั้น ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการลดความหนาของหน้าต่างการทำงานให้เหลือความหนาเพียงพอสำหรับการผ่านของอนุภาคอัลฟ่าเข้าไปในห้องบันทึกของเซ็นเซอร์ เช่นเดียวกับการนำหน้าต่างอินพุตเข้าใกล้เซ็นเซอร์เกือบทั้งหมด แหล่งกำเนิดรังสีอนุภาคแอลฟา ระยะนี้ควรเป็น 1 มม. เป็นที่ชัดเจนว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะตรวจจับรังสีชนิดอื่นได้โดยอัตโนมัติและมีประสิทธิภาพสูงพอสมควร เรื่องนี้มีทั้งด้านบวกและด้านลบ:

เชิงบวก – อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์รังสีกัมมันตรังสีได้หลากหลายที่สุด

เชิงลบ – เนื่องจากความไวที่เพิ่มขึ้น จึงทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลการลงทะเบียนที่ได้รับมีความซับซ้อน

ถึง นอกจากนี้หน้าต่างการทำงานของไมกาที่บางเกินไปถึงแม้ว่ามันจะเพิ่มความสามารถของตัวนับ แต่ก็ส่งผลเสียต่อความแข็งแรงเชิงกลและความรัดกุมของห้องไอออไนเซชันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากหน้าต่างนั้นมีพื้นที่ผิวการทำงานที่ค่อนข้างใหญ่ สำหรับการเปรียบเทียบ ในเคาน์เตอร์ SBT10 และ SI8B ที่เรากล่าวถึงข้างต้น โดยมีพื้นที่หน้าต่างการทำงานประมาณ 30 ตร.ซม./ซม. ความหนาของชั้นไมก้าอยู่ที่ 13 - 17 ไมครอน และมีความหนาที่จำเป็นสำหรับการบันทึก อนุภาคอัลฟ่าขนาด 4-5 ไมครอน อินพุตของหน้าต่างสามารถทำได้ไม่เกิน 0.2 ตร.ซม. เรากำลังพูดถึงมิเตอร์ SBT9

เกี่ยวกับ อย่างไรก็ตาม ความหนาขนาดใหญ่ของหน้าต่างการทำงานการลงทะเบียนสามารถชดเชยได้ด้วยความใกล้ชิดกับวัตถุกัมมันตภาพรังสี และในทางกลับกัน ด้วยความหนาของหน้าต่างไมกาที่ค่อนข้างเล็ก ก็เป็นไปได้ที่จะลงทะเบียนอนุภาคอัลฟ่าที่ระยะห่างมากกว่า 1 - 2 มม. ควรยกตัวอย่าง: ด้วยความหนาของหน้าต่างสูงถึง 15 ไมครอน วิธีการเข้าใกล้แหล่งกำเนิดรังสีอัลฟ่าควรน้อยกว่า 2 มม. ในขณะที่แหล่งกำเนิดของอนุภาคอัลฟ่าเข้าใจว่าเป็นตัวปล่อยพลูโตเนียม-239 ที่มีรังสี พลังงาน 5 MeV มาต่อกันที่ความหนาของหน้าต่างอินพุตสูงสุด 10 ไมครอน สามารถบันทึกอนุภาคอัลฟ่าที่ระยะห่างสูงสุด 13 มม. ถ้าเราสร้างหน้าต่างไมกาที่มีความหนาสูงสุด 5 ไมครอน จากนั้นรังสีอัลฟ่าจะถูกบันทึกที่ ระยะห่าง 24 มม. เป็นต้น พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการตรวจจับอนุภาคอัลฟ่าก็คือตัวบ่งชี้พลังงาน หากพลังงานของอนุภาคอัลฟ่ามากกว่า 5 MeV ระยะห่างการลงทะเบียนสำหรับความหนาของหน้าต่างการทำงานของประเภทใด ๆ จะเพิ่มขึ้นตามลำดับ และหากพลังงานน้อยลง ระยะห่างจะต้องลดลงจนเป็นไปไม่ได้เลย ของการลงทะเบียนรังสีอัลฟ่าอ่อน

อี จุดสำคัญอีกประการหนึ่งที่ทำให้สามารถเพิ่มความไวของตัวนับอัลฟาได้คือการลดความสามารถในการบันทึกรังสีแกมมา ในการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะลดขนาดทางเรขาคณิตของแคโทดให้เหลือน้อยที่สุด และโฟตอนแกมมาจะผ่านห้องบันทึกเสียงโดยไม่ก่อให้เกิดไอออนไนซ์ การวัดนี้ทำให้สามารถลดอิทธิพลของรังสีแกมมาที่มีต่อการแตกตัวเป็นไอออนได้นับพันหรือหลายหมื่นครั้ง ไม่สามารถกำจัดอิทธิพลของรังสีเบต้าในห้องบันทึกเสียงได้อีกต่อไป แต่มีวิธีที่ค่อนข้างง่ายในการออกจากสถานการณ์นี้ ขั้นแรก รังสีอัลฟ่าและเบต้าของประเภททั้งหมดจะถูกบันทึก จากนั้นจึงติดตั้งตัวกรองกระดาษหนา และทำการวัดครั้งที่สอง ซึ่งจะบันทึกเฉพาะอนุภาคบีตาเท่านั้น ปริมาณรังสีอัลฟ่าในกรณีนี้คำนวณจากความแตกต่างระหว่างรังสีทั้งหมดกับตัวบ่งชี้การคำนวณแยกต่างหากสำหรับรังสีบีตา

ตัวอย่างเช่น คุ้มค่าที่จะเสนอคุณลักษณะของตัวนับ Beta-1 สมัยใหม่ซึ่งช่วยให้คุณสามารถบันทึกรังสีอัลฟ่าเบต้าและแกมมาได้ เหล่านี้คือตัวชี้วัด:

• พื้นที่ทำงานขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนคือ 7 ตร.ม. / ซม.
• ความหนาของชั้นไมกาคือ 12 ไมครอน (ระยะการตรวจจับที่มีประสิทธิภาพของอนุภาคอัลฟ่าสำหรับพลูโทเนียมคือ 239 หรือประมาณ 9 มม. สำหรับโคบอลต์ - 60 ความไวของรังสีจะทำได้ตามลำดับ 144 พัลส์/μR)
• ประสิทธิภาพการวัดรังสีสำหรับอนุภาคอัลฟ่า - 20% (สำหรับพลูโทเนียม - 239), อนุภาคบีตา - 45% (สำหรับแทลเลียม -204) และแกมมาควอนต้า - 60% (สำหรับองค์ประกอบสตรอนเซียม - 90, อิตเทรียม - 90)
• พื้นหลังของเครื่องวัดปริมาตรคือประมาณ 0.6 พัลส์/วินาที;
• เซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกรังสีแกมมาด้วยพลังงานในช่วง 0.05 MeV ถึง 3 MeV และอนุภาคบีตาที่มีพลังงานมากกว่า 0.1 MeV ที่ขีดจำกัดล่าง และอนุภาคอัลฟาที่มีพลังงาน 5 MeV หรือมากกว่า

มะเดื่อ 10. เครื่องนับอัลฟ่า-เบต้า-แกมมาแบบติดตั้งปลาย Beta-1

ถึง แน่นอนว่ายังมีมิเตอร์ให้เลือกมากมายซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะทางและเป็นมืออาชีพมากขึ้น อุปกรณ์ดังกล่าวมีการตั้งค่าและตัวเลือกเพิ่มเติมมากมาย (ไฟฟ้า เครื่องกล รังสีเมตริก ภูมิอากาศ ฯลฯ) ซึ่งรวมถึงข้อกำหนดและความสามารถพิเศษมากมาย อย่างไรก็ตามเราจะไม่มุ่งความสนใจไปที่สิ่งเหล่านั้น ท้ายที่สุดเพื่อทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานของการกระทำ เครื่องนับไกเกอร์-มุลเลอร์ รุ่นที่อธิบายไว้ข้างต้นก็เพียงพอแล้ว

ใน สิ่งสำคัญที่ต้องพูดถึงคือมีคลาสย่อยพิเศษ เคาน์เตอร์ไกเกอร์ ซึ่งได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อตรวจจับรังสีอื่นๆ ชนิดต่างๆ ตัวอย่างเช่น เพื่อกำหนดปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อลงทะเบียนและกำหนดนิวตรอนช้าที่ทำงานบนหลักการของการปล่อยโคโรนา และตัวเลือกอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับหัวข้อนี้จะไม่ได้รับการพิจารณา

คิดค้นขึ้นในปี 1908 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Hans Wilhelm Geiger อุปกรณ์ที่สามารถระบุได้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เหตุผลก็คืออุปกรณ์มีความไวสูงและความสามารถในการตรวจจับรังสีที่หลากหลาย ใช้งานง่ายและต้นทุนต่ำช่วยให้ใครก็ตามที่ตัดสินใจวัดระดับรังสีอย่างอิสระสามารถซื้อเครื่องนับ Geiger ได้ทุกที่ทุกเวลา นี่คืออุปกรณ์ประเภทใดและทำงานอย่างไร?

หลักการทำงานของเครื่องนับไกเกอร์

การออกแบบค่อนข้างเรียบง่าย ส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยนีออนและอาร์กอนจะถูกปั๊มเข้าไปในกระบอกสูบที่ปิดสนิทโดยมีอิเล็กโทรดสองตัว ซึ่งสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ง่าย มันถูกจ่ายให้กับอิเล็กโทรด (ประมาณ 400V) ซึ่งในตัวมันเองไม่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์การปล่อยใด ๆ จนกว่าจะถึงช่วงเวลาที่กระบวนการไอออไนเซชันเริ่มต้นขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซของอุปกรณ์ การปรากฏตัวของอนุภาคที่มาจากภายนอกนำไปสู่ความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนหลักซึ่งถูกเร่งในสนามที่สอดคล้องกันเริ่มที่จะแตกตัวเป็นไอออนโมเลกุลอื่น ๆ ของตัวกลางที่เป็นก๊าซ เป็นผลให้ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าทำให้เกิดการสร้างอิเล็กตรอนและไอออนใหม่เหมือนหิมะถล่มซึ่งทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของเมฆอิเล็กตรอนไอออนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การคายประจุเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมก๊าซของตัวนับไกเกอร์ จำนวนพัลส์ที่เกิดขึ้นภายในระยะเวลาหนึ่งจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคที่ตรวจพบ โดยทั่วไปแล้ว นี่คือหลักการทำงานของเครื่องนับไกเกอร์

กระบวนการย้อนกลับซึ่งเป็นผลมาจากการที่ตัวกลางที่เป็นก๊าซกลับสู่สถานะดั้งเดิมนั้นเกิดขึ้นด้วยตัวเอง ภายใต้อิทธิพลของฮาโลเจน (โดยปกติจะใช้โบรมีนหรือคลอรีน) การรวมตัวกันใหม่ของประจุที่รุนแรงจะเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมนี้ กระบวนการนี้เกิดขึ้นช้ากว่ามาก ดังนั้นเวลาที่ต้องใช้ในการคืนความไวของตัวนับ Geiger จึงเป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญมากของอุปกรณ์

แม้ว่าหลักการทำงานของเครื่องนับ Geiger จะค่อนข้างง่าย แต่ก็สามารถตอบสนองต่อรังสีไอออไนซ์ได้หลายประเภท เหล่านี้คือ α-, β-, γ- เช่นเดียวกับรังสีเอกซ์ นิวตรอน และทุกอย่างขึ้นอยู่กับการออกแบบของอุปกรณ์ ดังนั้น หน้าต่างอินพุตของตัวนับ Geiger ซึ่งสามารถตรวจจับ α- และรังสี β แบบอ่อนได้ จึงทำจากไมกาที่มีความหนา 3 ถึง 10 ไมครอน สำหรับการตรวจจับนั้นทำจากเบริลเลียม และรังสีอัลตราไวโอเลตทำจากควอตซ์

เครื่องนับไกเกอร์ใช้ที่ไหน?

หลักการทำงานของเครื่องนับไกเกอร์เป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของเครื่องวัดปริมาณรังสีที่ทันสมัยที่สุด เครื่องมือขนาดเล็กเหล่านี้ซึ่งมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ ค่อนข้างละเอียดอ่อนและสามารถแสดงผลเป็นหน่วยการวัดที่เข้าใจง่ายได้ ความสะดวกในการใช้งานทำให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้งานได้แม้กับผู้ที่มีความเข้าใจเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการวัดปริมาณรังสีก็ตาม

เครื่องวัดปริมาณรังสีอาจเป็นแบบมืออาชีพหรือในครัวเรือนก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถและความแม่นยำในการวัด ด้วยความช่วยเหลือเหล่านี้ คุณจะสามารถระบุแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ที่มีอยู่ได้อย่างทันท่วงทีและมีประสิทธิภาพทั้งในพื้นที่เปิดโล่งและในอาคาร

อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งใช้หลักการของตัวนับไกเกอร์ในการทำงาน สามารถส่งสัญญาณอันตรายได้ทันทีโดยใช้ทั้งสัญญาณภาพและเสียงหรือการสั่นสะเทือน ดังนั้นคุณสามารถตรวจสอบอาหาร เสื้อผ้า ตรวจสอบเฟอร์นิเจอร์ อุปกรณ์ วัสดุก่อสร้าง ฯลฯ ได้ตลอดเวลา เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีรังสีที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์