Der Geigerschalter: Definition und Funktionsprinzip
Der Geigerzähler ist ein Instrument zur Messung und Kontrolle ionisierender Strahlung, das nach dem Prinzip der Ionendrift-Geiger-Müller-Röhre arbeitet..
Szum Erkennen und Messen benötigt werden das Vorhandensein ionisierender Strahlung (Alphateilchen, Beta, Gamma und X -Rays) in der Umwelt, bei Baustoffen, in Lebensmitteln, in Schrott oder Industrieabfall.
Es gilt als unverzichtbares Werkzeug in vielen Bereichen, in denen es notwendig ist, das Vorhandensein ionisierender Strahlung festzustellen:
Gesundheitswesen und Strahlenschutz: Wird in Krankenhäusern verwendet, Nuklearmedizinische Abteilungen, Radiologie- und Forschungszentren zur Überwachung der Sicherheit von Arbeitsumgebungen und Gesundheitspersonal.
Industrie und Altmetall: Unverzichtbar in Gießereien, Recyclinganlagen, Abfallmanagement und Zollkontrollen zur Überprüfung der Abwesenheit von Verunreinigungen auf Schrott und Rohstoffen.
Bau- und Materialkontrolle: Wird zum Testen von Baumaterialien verwendet (Granit, Rob, Puzzolane, Keramik) und Brennstoffe wie importierte Holzpellets.
Umweltüberwachung: Wird von Naturschutzbehörden verwendet (wie ARPA und Feuerwehr) oder von Privatpersonen, um den natürlichen Radioaktivitätshintergrund an Land zu ermitteln, Luft und Wasserstraßen.
Lehren und Sammeln: Wird in Schulen und Universitäten für physikalische Experimente eingesetzt, und von Enthusiasten, um die Aktivität von Mineralien zu überprüfen (Uraninit) oder alte Vintage-Objekte, bemalt mit Radium.
Seine Funktionsweise Es basiert auf einem physikalischen Prinzip, das 1928 von Hans Geiger und Walther Müller perfektioniert wurde: die Ionisierung des Edelgases im Inneren der Röhre und die anschließende Ionendrift der Ladungen unter der Wirkung eines starken elektrischen Feldes.
Arten von Geiger-Röhren und der Vorteil der Pancake-Sonde
Dank kontinuierlicher technologischer Fortschritte, Moderne Geigerzähler verwenden verschiedene Arten von tubi Geiger-Müller. Auch wenn ihnen allen das gleiche physikalische Prinzip zugrunde liegt, Diese Sensoren unterscheiden sich stark in ihrer Form, Abmessungen, Eigenempfindlichkeit und Fähigkeit, bestimmte Arten von Strahlung zu erkennen.
Ein Beispiel für Exzellenz ist das sonde Geiger-Müller di tipo Pancake: gekennzeichnet durch eine runde Form und ein großes Fenster nicht ultradünn, Sie ermöglichen nicht nur die Detektion von Gammastrahlen mit sehr hoher Empfindlichkeit, aber auch Partikel Alpha und Strahlung Niedriges Energie-Beta.
Obwohl die auf dem Markt erhältlichen Detektoren einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, sehr unterschiedliche Genauigkeit und Kosten, Ihre Hauptfunktion bleibt dieselbe: Zählen Sie die Anzahl der radioaktiven Partikel, die in einem bestimmten Zeitraum durch die Sonde gelangen.
Darüber, unsere Geigerzähler Guardian Ray Smart 7317 – Minigeiger 7317 Sie verwenden ausschließlich Hochleistungs-Pancake-Sonden, ist in der Lage, jede Art ionisierender Strahlung mit höchster Präzision zu messen.
Die Geigerröhre fungiert als Ionendriftkammer.
“Der Geigerzähler verwendet die Geiger-Müller-Röhre als Ionendriftkammer. Durch Anlegen einer hohen Arbeitsspannung an das interne Gas, Das Instrument befindet sich in einem Zustand vor der elektrischen Entladung.
Die Arbeitsspannung ist bewusst auf einen hohen Wert eingestellt (im sog Geigergebiet), aber etwas niedriger als der Wert, der eine kontinuierliche spontane Ionisierung des Gases bewirken würde.
Auf diese Weise werden ideale Bedingungen geschaffen, sodass die Reaktion des Instruments nicht von der Energie des einzelnen Teilchens abhängt, sondern von der tatsächlichen Zählung des radioaktiven Ereignisses.
Konsequenterweise, Das starke elektrische Feld im Inneren der Röhre beschleunigt die durch den Strahlungsdurchgang erzeugten Primärladungen, Auslösen einer Lawinenwirkung von Sekundärladungen.
Zusammenfassend, wenn ein radioaktives Teilchen das Gas passiert, löst eine ganz bestimmte körperliche Reaktion aus:
Beschleunigung der Ladungen: Das starke elektrische Feld beschleunigt die Primärelektronen, eine beeindruckende Reihe sekundärer Ionisationen hervorruft.
Lawinenvervielfachung: Dieses physikalische Phänomen verwandelt das Gas für einen Moment von einem perfekten Isolator in einen elektrischen Leiter.
Impulserzeugung: Die schnelle Änderung der Leitfähigkeit erzeugt ein klares Bild elektrischer Impuls (unabhängig von der ursprünglichen Energie des Teilchens), die vom Mikrocontroller in numerische Zählwerte umgewandelt wird.”
Durch Anlegen einer hohen elektrischen Spannung zwischen den Elektroden der Sonde, das innere Gasgemisch wird in einen Zustand starker Polarisation gebracht, knapp unter dem kritischen Wert bleiben, der eine elektrische Entladung auslösen würde selbsttragend.
In dieser Konfiguration, Das im Geigerrohr enthaltene Gas wird zum elektrischen Leiter nur für sehr kurze Momente, das heißt, genau in dem Moment, in dem die ionisierende Strahlung es durchdringt.
Am Ende, um zu verhindern, dass die elektrische Entladung kontinuierlich wird, das Edelgas wird mit Halogengasen oder alkoholischen Dämpfen angereichert. Diese Agenten von Quenching Sie löschen die Entladung im Bruchteil einer Sekunde, Wiederherstellen des Isolationszustands der Röhre, damit diese den nächsten Impuls aufzeichnen kann.
Die Polarisationsspannung der Geiger-Müller-Röhre
Die Vorspannung wird nicht direkt an die Geiger-Röhre angelegt: In Reihe zur Stromversorgung wird ein Widerstand mit hohem Ohmwert eingefügt, in der Reihenfolge von mehreren Megaohm (MΩ). Dieser Widerstand trägt dazu bei, die elektrische Entladung im Gas zu löschen, wenn ein ionisierendes Partikel erkannt wird.
Im Geiger-Müller-Rohr befinden sich zwei Elektroden: il Kathode (mit dem Minuspol verbunden und mit der äußeren Metallwand zusammenfallend) und l’Anode (ein zentraler Faden, elektrisch isoliert und polarisiert mit einer positiven Gleichspannung dazwischen 400V und 800V).
Der Spannungswert, der benötigt wird, um das Instrument im optimalen Messbereich zu positionieren – genannt Geigerplateau — hängt sowohl von der Geometrie der Sonde als auch von den physikalischen Eigenschaften des Gasgemisches ab. Diese Arbeitsspannung muss knapp unter dem kritischen Wert bleiben, der aufgrund des Lawineneffekts eine kontinuierliche elektrische Entladung auslösen würde.
Daher wird das auf diese Weise im Inneren der Detektionsvorrichtung erzeugte elektrische Feld “Hallo” eine Lawinenentladung von elektrischem Strom auszulösen, sobald sich auch nur ein einziges Ionenpaar im Gas bildet, durch die Einwirkung der auftreffenden Strahlung.
Wie der elektrische Impuls in der Geigerröhre erzeugt wird
Jedes Mal, wenn ein radioaktives Teilchen das Gas im Inneren der Geiger-Müller-Röhre passiert und ionisiert, Für einige Mikrosekunden wird eine elektrische Mikroentladung ausgelöst, die einen Stromfluss zwischen den Elektroden bewirkt.
Aufgrund der Auswirkung des Spannungsabfalls auf den in Reihe mit dem Stromkreis geschalteten Widerstand, a entsteht an den Rohrenden negativer elektrischer Impuls mit einer Breite von ca 5–10 Volt und eine Dauer von 50–100 Mikrosekunden.
Die vom Partikel erzeugte primäre Ionisierung verstärkt das starke elektrische Feld, das bereits in der Röhre vorhanden ist, eine Lawine auslösen.
Ein grundlegender Aspekt der Funktionsweise der Geiger-Röhre ist Folgendes Der resultierende elektrische Impuls ist völlig unabhängig von der Energie des einfallenden Teilchens und durch die ursprüngliche Anzahl der erzeugten Ion-Elektron-Paare.
Mit anderen Worten, ob es sich um ein hochenergetisches Alphateilchen oder einen Gammastrahl handelt, Die Röhre erzeugt einen Impuls mit konstanter Amplitude: Das Instrument misst dann die Anzahl radioaktiver Ereignisse, und nicht ihre Energie.
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