Geigera skaitītājs - galvenais sensors radiācijas mērīšanai. Tā reģistrē gamma, alfa, beta starojumu un rentgena starus. Tam ir vislielākā jutība salīdzinājumā ar citām radiācijas ierakstīšanas metodēm, piemēram, jonizācijas kamerām. Tas ir galvenais iemesls tā izplatībai. Citi radiācijas mērīšanas sensori tiek izmantoti ļoti reti. Gandrīz visas dozimetriskās uzraudzības ierīces ir konstruētas tieši Geigera skaitītājos. Tos ražo lielos daudzumos, un ir dažādu līmeņu ierīces: no militārās pieņemšanas dozimetriem līdz Ķīnas patēriņa precēm. Tagad, lai nopirktu jebkuru radiācijas mērīšanas ierīci, tā nav problēma.
Dozimetrisko instrumentu vispārēja izplatīšana vēl nav pēdējā laikā. Tātad līdz 1986. gadam Černobiļas avārijas laikā izrādījās, ka iedzīvotājiem vienkārši nav nevienas dozimetriskas iepazīšanās ierīces, kas, starp citu, vēl vairāk pasliktināja katastrofas sekas. Tajā pašā laikā, neskatoties uz amatieru radio un tehniskās radošuma aprindu izplatīšanos, Geigera skaitītāji netika pārdoti veikalos, tāpēc pašdarināts dozimetrs nebija iespējams.
Geigera skaitītāju darba princips
Šī ir elektrovakuuma ierīce ar ļoti vienkāršu darbības principu. Radioaktīvā starojuma sensors ir metāla vai stikla kamera ar metalizāciju, kas piepildīta ar izlādētu inertu gāzi. Kameras centrā ir elektrods. Kameras ārējās sienas ir savienotas ar augstsprieguma avotu (parasti 400 volti). Iekšējais elektrods - uz jutīgu pastiprinātāju. Jonizējošais starojums (starojums) ir daļiņu plūsma. Viņi burtiski nodod elektronus no augstsprieguma katoda uz anoda pavedieniem. Tas vienkārši izraisa spriegumu, ko jau var izmērīt, pieslēdzoties pastiprinātājam.
Geigera skaitītāja augstā jutība ir saistīta ar lavīnu efektu. Enerģija, ko pastiprinātājs reģistrē pie izejas, nav jonizējošā starojuma avota enerģija. Tā ir paša dozimetra augstsprieguma barošanas bloka enerģija. Caurplūstoša daļiņa nodod tikai elektronu (enerģijas uzlāde, kas pārvēršas par strāvu, ko reģistrē skaitītājs). Starp elektrodiem tika ieviests gāzu maisījums, kas sastāv no cēlgāzēm: argons, neons. Tā ir izstrādāta, lai nodzēstu augstsprieguma izlādes. Ja notiek šāda izlāde, tas būs viltus pozitīvs skaitītājam. Turpmākā mērījumu shēma ignorē šādus izņēmumus. Turklāt ir jāaizsargā arī augstsprieguma elektroapgāde.
Geigera skaitītāja barošanas ķēde nodrošina izejas strāvu vairākos mikrokameros ar izejas spriegumu 400 volti. Precīzu barošanas sprieguma vērtību katram skaitītāja zīmolam nosaka atbilstoši tās tehniskajai specifikācijai.
Geigera skaitītāju iespējas, jutīgums, reģistrētās emisijas
Ar Geigera skaitītāja palīdzību var reģistrēt un precīzi izmērīt gamma un beta starojumu. Diemžēl tieši radiācijas veidu nevar atpazīt. Tas tiek darīts netieši, uzstādot barjeras starp sensoru un pārbaudāmo objektu vai reljefu. Gammas stariem ir augsta caurlaidība, un to fons nemainās. Ja dozimetrs atklāja beta starojumu, atdalīšanas barjeras uzstādīšana pat no plānas metāla loksnes gandrīz pilnībā bloķētu beta daļiņu plūsmu.
Kopējie individuālo dozimetru DP-22 komplekti, DP-24, neizmantoja Geigera skaitītājus. Tā vietā tika izmantots jonizācijas kameras sensors, tāpēc jutīgums bija ļoti zems. Mūsdienu dozimetriskie instrumenti Geigera skaitītājiem ir tūkstošiem reižu jutīgāki. Ar tiem varat reģistrēt dabiskās izmaiņas saules fona starojumā.
Ievērojama Geigera skaitītāja iezīme ir tās jutīgums, kas ir desmitiem vai simtiem reižu augstāks par nepieciešamo līmeni. Ja skaitītājs ir ieslēgts pilnīgi aizsargātā svina kamerā, tas parādīs lielu dabisko starojuma fonu. Šie rādījumi nav skaitītāja paša konstrukcijas defekts, ko pārbaudīja daudzi laboratorijas testi. Šādi dati ir dabiskā starojuma kosmiskā fona rezultāts. Eksperiments parāda tikai to, cik jutīgs ir Geigera skaitītājs.
Īpaši šī parametra mērīšanai tehniskie parametri norāda impulsa skaitītāja skaitītāja jutības vērtību (impulsi uz mikrosekundi). Jo vairāk šo impulsu, jo lielāka jutība.
Radiācijas mērīšana ar Geigera skaitītāju, dozimetra ķēdi
Dozimetra shēmu var iedalīt divos funkcionālos moduļos: augstsprieguma barošanas blokā un mērīšanas ķēdē. Augstsprieguma barošanas avots - analogais. Digitālo dozimetru mērīšanas modulis vienmēr ir digitāls. Tas ir impulsu skaitītājs, kas parāda atbilstošo vērtību skaitļu veidā uz instrumenta skalas. Lai mērītu radiācijas devu, ir nepieciešams skaitīt impulsus minūtē, 10, 15 sekundēs vai citās vērtībās. Mikrokontrolleris pārrēķina impulsu skaitu uz noteiktu vērtību dozimetra mērogā standarta radiācijas vienībās. Šeit ir visbiežāk minētie:
- Rentgena (parasti izmanto rentgena);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Grey, priecīgs
- plūsmas blīvums mikrovati / m2.
Sievert ir populārākā radiācijas mērvienība. Visas normas ir saistītas ar to, nav nepieciešami papildu pārrēķini. Rem - vienība, kas nosaka starojuma ietekmi uz bioloģiskajiem objektiem.
Geigera gāzes skaitītāja skaitītāja salīdzinājums ar pusvadītāju starojuma sensoru
Geigera skaitītājs ir gāzizlādes ierīce, un pašreizējā mikroelektronikas tendence ir to vispārēja apglabāšana. Ir izstrādāti desmitiem pusvadītāju starojuma sensoru variantu. Viņu reģistrētais fona starojuma līmenis ir daudz augstāks nekā Geigera skaitītājiem. Pusvadītāju sensora jutīgums ir sliktāks, bet tam ir vēl viena priekšrocība - izmaksu efektivitāte. Pusvadītājiem nav nepieciešama augsta sprieguma jauda. Ar baterijām darbināmiem portatīvajiem dozimetriem tie ir labi piemēroti. Vēl viena priekšrocība ir alfa daļiņu reģistrācija. Skaitītāja gāzes tilpums ir ievērojami lielāks nekā pusvadītāju sensors, bet tā izmēri ir pieņemami pat pārnēsājamām tehnoloģijām.
Alfa, beta un gamma starojuma mērīšana
Gammas starojums ir visvieglāk izmērāms. Tas ir elektromagnētiskais starojums, kas ir fotonu plūsma (gaisma ir arī fotonu plūsma). Atšķirībā no gaismas, tai ir daudz augstāka frekvence un ļoti īss viļņu garums. Tas ļauj iekļūt atomos. Civilajā aizsardzībā gamma starojums iekļūst radiācijā. Tā iekļūst caur māju, automašīnu, dažādu konstrukciju sienām un to aiztur tikai ar vairāku metru zemes vai betona slāni. Gamma quanta reģistrācija tiek veikta ar dozimetra gradāciju atbilstoši saules dabiskajam gammas starojumam. Nav nepieciešami radiācijas avoti. Tā ir vēl viena lieta ar beta un alfa starojumu.
Ja α (alfa starojums) starojums ir jonizējošs, tas nāk no ārējiem objektiem, tad tas ir gandrīz drošs un ir hēlija atomu plūsma. Šo daļiņu diapazons un caurlaidība ir neliela - dažus mikrometrus (maksimālais milimetrs) - atkarībā no barotnes caurlaidības. Šīs funkcijas dēļ tas gandrīz nereģistrējas ar Geigera skaitītāju. Tajā pašā laikā ir svarīgi reģistrēt alfa starojumu, jo šīs daļiņas ir ārkārtīgi bīstamas, kad tās iekļūst ķermenī ar gaisu, pārtiku un ūdeni. Par to dekrētu Geigera skaitītāji tiek izmantoti ierobežoti. Speciālie pusvadītāju sensori ir biežāki.
Beta starojumu perfekti ieraksta Geigera skaitītājs, jo beta daļiņa ir elektrons. Tā var lidot simtiem metru atmosfērā, bet to labi absorbē metāla virsmas. Šajā sakarā Geigera skaitītājam ir jābūt vizlas logam. Metāla kamera ir izgatavota ar nelielu sienu biezumu. Iekšējās gāzes sastāvs tiek izvēlēts tā, lai nodrošinātu nelielu spiediena kritumu. Beta starojuma detektors tiek novietots uz attālās zondes. Ikdienas dzīvē šādi dozimetri nav plaši izplatīti. Tie galvenokārt ir militārie produkti.
Individuālais dozimetrs ar Geigera skaitītāju
Šī ierīču klase ir ļoti jutīga, atšķirībā no vecākiem modeļiem ar jonizācijas kamerām. Uzticamus modeļus piedāvā daudzi vietējie ražotāji: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Tie visi ir atsevišķas ierīces ar datu izvadi uz ekrāna standarta vienībās. Ir uzkrātā radiācijas devas indikācijas veids, kā arī momentānais fona līmenis.
Daudzsološs virziens ir mājsaimniecības dozimetra prefikss viedtālrunim. Šādas ierīces ražo ārvalstu ražotāji. Viņiem ir bagātīgas tehniskās iespējas, ir funkcija glabāt norādes, izmaksas, pārrēķinu un starojuma summēšanu dienām, nedēļām, mēnešiem. Līdz šim zemo ražošanas apjomu dēļ šo ierīču izmaksas ir diezgan augstas.
Mājsaimniecības dozimetri, kādēļ tie ir vajadzīgi?
Geigera skaitītājs ir specifisks dozimetra elements, kas nav pieejams neatkarīgai ražošanai. Turklāt tas ir atrodams tikai dozimetros vai tiek pārdots atsevišķi radio veikalos. Ja šis sensors ir pieejams, visas citas dozimetra sastāvdaļas var samontēt neatkarīgi no dažādām sadzīves elektronikas daļām: televizori, mātesplates utt. Ir vērts tos savākt, jo tās ir visizplatītākās iespējas, kurām ir detalizētas konsultācijas par uzstādīšanu un pielāgošanu.
Geigera skaitītāja ieslēgšanas ķēde vienmēr ietver augstu sprieguma avotu. Tipiskais skaitītāja darba spriegums ir 400 volti. To iegūst saskaņā ar bloķējošo ģeneratoru ķēdi, un tas ir vissarežģītākais dozimetra ķēdes elements. Skaitītāja izeju var pieslēgt zemfrekvences pastiprinātājam un skaitīt skaļruņa klikšķus. Šāds dozimetrs tiek montēts ārkārtas situācijā, kad praktiski nav laika ražošanai. Teorētiski Geigera skaitītāja izeju var savienot ar mājsaimniecības iekārtu, piemēram, datora, audio ieeju.
Pašu izgatavoti dozimetri, kas ir piemēroti precīziem mērījumiem, ir apkopoti uz mikrokontrolleriem. Programmēšanas prasmes šeit nav nepieciešamas, jo programma tiek ierakstīta pēc brīvas piekļuves. Šeit sastopamās grūtības ir raksturīgas mājas elektroniskajai ražošanai: iespiedshēmas plates, lodēšanas radio detaļu iegūšana un lieta. Tas viss ir atrisināts nelielā darbnīcā. Geigera skaitītāju pašregulētie dozimetri tiek veikti gadījumos, kad:
- Nav iespējams iegādāties gatavu dozimetru;
- nepieciešama ierīce ar īpašām īpašībām;
- nepieciešams pētīt dozimetra veidošanas un regulēšanas procesu.
Mājas dozimetrs tiek kalibrēts dabiskā fonā, izmantojot citu dozimetru. Šeit beidzas būvniecības process.
