Geigerzähler - der Hauptsensor zur Messung der Strahlung. Es registriert Gamma-, Alpha-, Betastrahlung und Röntgenstrahlung. Es hat die höchste Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen Methoden zur Aufnahme von Strahlung, beispielsweise Ionisationskammern. Dies ist der Hauptgrund für die weite Verbreitung. Andere Sensoren zur Messung der Strahlung werden sehr selten verwendet. Nahezu alle Dosimetrieüberwachungsgeräte sind präzise auf Geigerzählern aufgebaut. Sie werden in großen Mengen hergestellt, und es gibt Geräte mit verschiedenen Stufen: von militärischen Akzeptanzdosimetern bis zu chinesischen Konsumgütern. Jetzt ein Gerät zur Messung der Strahlung zu kaufen, ist kein Problem.
Der universelle Vertrieb von Dosimetrieinstrumenten ist in letzter Zeit noch nicht erfolgt. So stellte sich 1986 während des Unfalls von Tschernobyl heraus, dass die Bevölkerung einfach keine dosimetrischen Aufklärungsgeräte hat, was die Folgen der Katastrophe im Übrigen noch verschlimmert. Trotz der Verbreitung von Amateurfunk und Kreisen technischer Kreativität wurden Geiger-Theken nicht in Geschäften verkauft, so dass hausgemachte Dosimeter nicht möglich waren.
Geigerzähler arbeiten prinzipiell
Dies ist ein Elektrovakuumgerät mit einem extrem einfachen Funktionsprinzip. Der Sensor für radioaktive Strahlung ist eine Metall- oder Glaskammer mit Metallisierung, die mit entladenem Inertgas gefüllt ist. In der Mitte der Kamera befindet sich eine Elektrode. Die Außenwände der Kammer sind mit einer Hochspannungsquelle verbunden (normalerweise 400 Volt). Interne Elektrode - zu einem empfindlichen Verstärker. Ionisierende Strahlung (Strahlung) ist ein Teilchenstrom. Sie übertragen buchstäblich Elektronen von der Hochspannungskathode zu den Anodenfilamenten. Es induziert einfach eine Spannung, die bereits durch Anschluss an einen Verstärker gemessen werden kann.
Die hohe Empfindlichkeit des Geigerzählers ist auf den Lawineneffekt zurückzuführen. Die Energie, die der Verstärker am Ausgang registriert, ist nicht die Energie der ionisierenden Strahlungsquelle. Dies ist die Energie der Hochspannungsversorgungseinheit des Dosimeters. Ein durchdrungenes Teilchen überträgt nur ein Elektron (Energieladung, die in einen vom Zähler erfassten Strom umgewandelt wird). Zwischen die Elektroden wurde ein Gasgemisch eingeführt, das aus Edelgasen bestand: Argon, Neon. Es soll Hochspannungsentladungen löschen. Wenn eine solche Entladung auftritt, ist dies ein falsch positiver Zähler für den Zähler. Eine nachfolgende Messschaltung ignoriert solche Ausreißer. Darüber hinaus muss auch die Hochspannungsversorgung vor ihnen geschützt werden.
Der Stromkreis im Geigerzähler liefert den Ausgangsstrom in mehreren Mikroampere bei einer Ausgangsspannung von 400 Volt. Der genaue Wert der Versorgungsspannung wird für jede Marke des Zählers gemäß ihrer technischen Spezifikation eingestellt.
Geiger-Zähler-Fähigkeiten, Empfindlichkeit, aufgezeichnete Emissionen
Mit Hilfe eines Geigerzählers können Gamma- und Betastrahlung erfasst und genau gemessen werden. Leider können Sie die Art der Strahlung nicht direkt erkennen. Dies erfolgt indirekt durch die Installation von Barrieren zwischen dem Sensor und dem zu untersuchenden Objekt oder Gelände. Gammastrahlen haben eine hohe Permeabilität und ihr Hintergrund ändert sich nicht. Wenn das Dosimeter Betastrahlung detektiert, würde die Installation einer Trennbarriere, auch aus einem dünnen Metallblech, den Fluss von Betateilchen fast vollständig blockieren.
Die gebräuchlichen Sätze einzelner Dosimeter DP-22, DP-24 verwendeten keine Geigerzähler. Stattdessen wurde dort ein Ionisationskammersensor verwendet, so dass die Empfindlichkeit sehr gering war. Moderne dosimetrische Instrumente an Geiger-Theken sind tausendfach empfindlicher. Mit ihnen können Sie natürliche Änderungen in der solaren Hintergrundstrahlung registrieren.
Ein bemerkenswertes Merkmal des Geigerzählers ist seine Empfindlichkeit, die zehn- oder hundertmal höher ist als das erforderliche Niveau. Wenn das Messgerät in einer vollständig geschützten Bleikammer eingeschaltet wird, zeigt es einen großen natürlichen Strahlungshintergrund. Diese Messwerte sind kein Fehler in der Konstruktion des Messgeräts, was durch zahlreiche Labortests bestätigt wurde. Solche Daten sind eine Folge des natürlichen Strahlungskosmos. Das Experiment zeigt nur, wie empfindlich der Geigerzähler ist.
Speziell zur Messung dieses Parameters geben die technischen Merkmale den Wert der Empfindlichkeit des Imp-Impulszählers an (Impulse pro Mikrosekunde). Je mehr dieser Impulse, desto größer ist die Empfindlichkeit.
Strahlungsmessung durch Geigerzähler, Dosimeterschaltkreis
Die Dosimeterschaltung kann in zwei Funktionsmodule unterteilt werden: ein Hochspannungsnetzteil und eine Messschaltung. Hochspannungsversorgung - Analog. Das Messmodul für digitale Dosimeter ist immer digital. Dies ist ein Impulszähler, der den entsprechenden Wert in Form von Zahlen auf der Instrumentenskala anzeigt. Um die Strahlendosis zu messen, ist es erforderlich, die Impulse pro Minute, 10, 15 Sekunden oder andere Werte zu zählen. Der Mikrocontroller berechnet die Anzahl der Impulse in Standard-Strahlungseinheiten auf einen bestimmten Wert auf der Skala des Dosimeters. Hier sind die häufigsten:
- Röntgen (normalerweise verwendetes Röntgen);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Grau, froh
- Fließdichte in Mikrowatt / m2.
Sievert ist das beliebteste Strahlungsmessgerät. Alle Normen korrelieren damit, es sind keine weiteren Neuberechnungen erforderlich. Rem - eine Einheit zur Bestimmung der Wirkung von Strahlung auf biologische Objekte.
Vergleich des Gasentladungs-Geigerzählers mit einem Halbleiter-Strahlungssensor
Der Geigerzähler ist ein Gasentladungsgerät, und der derzeitige Trend der Mikroelektronik ist deren universelle Entsorgung. Dutzende Varianten von Halbleiter-Strahlungssensoren wurden entwickelt. Das von ihnen erfasste Hintergrundstrahlungsniveau ist viel höher als bei Geigerzählern. Die Empfindlichkeit des Halbleitersensors ist schlechter, hat jedoch einen weiteren Vorteil - die Wirtschaftlichkeit. Halbleiter benötigen keine Hochspannungsleistung. Für batteriebetriebene tragbare Dosimeter sind sie gut geeignet. Ein weiterer Vorteil ist die Registrierung von Alphateilchen. Das Gasvolumen des Zählers ist wesentlich größer als der Halbleitersensor, seine Abmessungen sind jedoch selbst für die tragbare Technologie akzeptabel.
Messung der Alpha-, Beta- und Gammastrahlung
Gammastrahlung ist am einfachsten zu messen. Dies ist elektromagnetische Strahlung, ein Strom von Photonen (Licht ist auch ein Strom von Photonen). Im Gegensatz zu Licht hat es eine viel höhere Frequenz und eine sehr kurze Wellenlänge. Dadurch kann es Atome durchdringen. Im Zivilschutz durchdringt Gammastrahlung Strahlung. Es durchdringt die Wände von Häusern, Autos und verschiedenen Strukturen und wird nur durch eine mehrere Meter lange Erdschicht oder Betonschicht zurückgehalten. Die Registrierung von Gamma-Quanten wird mit der Dosimeter-Skalierung entsprechend der natürlichen Gammastrahlung der Sonne durchgeführt. Keine Strahlungsquellen erforderlich. Bei Beta- und Alphastrahlung ist das etwas ganz anderes.
Wenn α (α-Strahlung) Strahlung ionisiert, kommt es von äußeren Objekten, dann ist es fast sicher und ist ein Strom von Heliumatomen. Die Reichweite und Permeabilität dieser Partikel ist - abhängig von der Permeabilität des Mediums - gering - einige Mikrometer (maximal Millimeter). Aufgrund dieser Funktion registriert es sich fast nicht bei einem Geigerzähler. Gleichzeitig ist die Registrierung der Alphastrahlung wichtig, da diese Partikel extrem gefährlich sind, wenn sie mit Luft, Nahrung und Wasser in den Körper eindringen. Für ihr Dekret werden Geigerzähler begrenzt eingesetzt. Spezielle Halbleitersensoren sind üblicher.
Die Beta-Strahlung wird von einem Geigerzähler perfekt aufgezeichnet, da das Beta-Teilchen ein Elektron ist. Es kann hunderte von Metern in der Atmosphäre fliegen, wird aber von Metalloberflächen gut absorbiert. In dieser Hinsicht muss der Geigerzähler ein Glimmerfenster haben. Die Metallkammer hat eine geringe Wandstärke. Die Zusammensetzung des inneren Gases wird so gewählt, dass ein geringer Druckabfall gewährleistet ist. Ein Betastrahlungsdetektor befindet sich auf einer Fernsonde. Im Alltag sind solche Dosimeter nicht weit verbreitet. Dies sind hauptsächlich militärische Produkte.
Einzeldosimeter mit Geigerzähler
Diese Geräteklasse ist im Gegensatz zu älteren Modellen mit Ionisationskammern sehr empfindlich. Zuverlässige Modelle werden von vielen inländischen Herstellern angeboten: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Dies sind alles Stand-Alone-Geräte, die in Standardgeräten Daten auf den Bildschirm ausgeben. Es gibt eine Art der Anzeige der akkumulierten Strahlungsdosis sowie des momentanen Hintergrundniveaus.
Eine vielversprechende Richtung ist ein Haushalts-Dosimeter-Präfix für ein Smartphone. Solche Geräte werden von ausländischen Herstellern produziert. Sie verfügen über reichhaltige technische Fähigkeiten, es gibt eine Funktion zum Speichern von Indikationen, zur Kostenberechnung, zur Neuberechnung und zum Summieren der Strahlung für Tage, Wochen, Monate. Aufgrund der geringen Produktionsmengen sind die Kosten dieser Geräte bisher recht hoch.
Selbstgemachte Dosimeter, warum werden sie benötigt?
Der Geigerzähler ist ein spezifisches Element des Dosimeters, das für die unabhängige Produktion völlig unzugänglich ist. Darüber hinaus ist es nur in Dosimetern oder in Radioläden separat erhältlich. Wenn dieser Sensor verfügbar ist, können alle anderen Komponenten des Dosimeters unabhängig von Teilen der verschiedenen Unterhaltungselektronik zusammengebaut werden: Fernsehgeräte, Motherboards usw. Etwa ein Dutzend Designs werden jetzt auf Amateurfunkstationen und -foren angeboten. Es lohnt sich, sie zu sammeln, da dies die ausgereiftesten Optionen mit ausführlichen Anleitungen zum Einrichten und Anpassen ist.
Die Schaltung zum Einschalten eines Geigerzählers impliziert immer eine Hochspannungsquelle. Die typische Betriebsspannung des Messgeräts beträgt 400 Volt. Es wird gemäß der Blockierungsgeneratorschaltung erhalten, und dies ist das komplexeste Element der Dosimeterschaltung. Der Ausgang des Zählers kann an einen Niederfrequenzverstärker angeschlossen werden und die Klicks im Lautsprecher zählen. Ein solches Dosimeter wird im Notfall montiert, wenn praktisch keine Zeit für die Produktion zur Verfügung steht. Theoretisch kann der Ausgang eines Geigerzählers an den Audioeingang von Haushaltsgeräten, beispielsweise einem Computer, angeschlossen werden.
Selbst gemachte Dosimeter, die für genaue Messungen geeignet sind, werden auf Mikrocontrollern montiert. Programmierkenntnisse sind hier nicht erforderlich, da das Programm vom freien Zugriff bereit aufgezeichnet wird. Die hier auftretenden Schwierigkeiten sind typisch für die Elektronikfertigung im Heimbereich: Beschaffung einer Leiterplatte, Löten von Funkkomponenten und Herstellung des Gehäuses. All dies wird in einer kleinen Werkstatt gelöst. Selbstgemachte Dosimeter von Geigerzählern werden in folgenden Fällen hergestellt:
- Es besteht keine Möglichkeit ein fertiges Dosimeter zu kaufen;
- ein Gerät mit besonderen Eigenschaften benötigen;
- Es ist notwendig, den Aufbau und die Einstellung des Dosimeters zu studieren.
Das hausgemachte Dosimeter wird mit Hilfe eines anderen Dosimeters vor einem natürlichen Hintergrund kalibriert. Hier endet der Bauprozess.
