Geiger counter - hlavný snímač na meranie žiarenia. Zaznamenáva gama, alfa, beta žiarenie a röntgenové lúče. Má najvyššiu citlivosť v porovnaní s inými spôsobmi záznamu žiarenia, napríklad ionizačných komôr. To je hlavný dôvod pre jeho rozšírenie. Ostatné senzory na meranie žiarenia sa používajú veľmi zriedkavo. Takmer všetky dozimetrické monitorovacie zariadenia sú postavené presne na Geigerových počítadlách. Vyrábajú sa vo veľkom množstve a existujú zariadenia rôznych úrovní: od vojenských prijímacích dozimetrov po čínske spotrebné tovary. Teraz kúpiť akékoľvek zariadenie na meranie žiarenia nie je problém.
Univerzálna distribúcia dozimetrických prístrojov zatiaľ nedošlo. Takže v roku 1986 sa počas černobyľskej havárie ukázalo, že obyvateľstvo jednoducho nemá žiadne dozimetrické prieskumné zariadenia, ktoré okrem toho ešte viac zhoršujú dôsledky katastrofy. Napriek rozširovaniu amatérskeho rozhlasu a kruhov technickej tvorivosti sa Geigerove pulty nepredávali v obchodoch, takže domáce dozimetre nebolo možné.
Geiger pracuje na princípe práce
Jedná sa o elektrovakuové zariadenie s mimoriadne jednoduchým princípom prevádzky. Senzor rádioaktívneho žiarenia je kovová alebo sklenená komora s metalizáciou naplnenou vypúšťaným inertným plynom. V strede kamery je elektróda. Vonkajšie steny komory sú pripojené k zdroju vysokého napätia (zvyčajne 400 voltov). Vnútorná elektróda - citlivý zosilňovač. Ionizujúce žiarenie (žiarenie) je prúd častíc. Doslova prenášajú elektróny z vysokonapäťovej katódy na anódové vlákna. Jednoducho indukuje napätie, ktoré sa už dá merať pripojením na zosilňovač.
Vysoká citlivosť počítadla Geiger je spôsobená lavínovým efektom. Energia, ktorú zosilňovač zaznamenáva na výstupe, nie je energia zdroja ionizujúceho žiarenia. Ide o energiu napájacieho zdroja vysokého napätia samotného dozimetra. Prenikajúca častica prenáša iba elektrón (energický náboj, ktorý sa mení na prúd, zaznamenaný metrom). Medzi elektródami sa zaviedla plynová zmes pozostávajúca zo vzácnych plynov: argón, neón. Je navrhnutý tak, aby uhasil výboje vysokého napätia. Ak dôjde k takémuto vybitiu, bude to falošne pozitívne na pult. Následný merací obvod ignoruje takéto mimoriadne hodnoty. Okrem toho musí byť aj vysokonapäťový zdroj napájania chránený pred nimi.
Napájací obvod na počítadle Geiger poskytuje výstupný prúd v niekoľkých mikroampéroch pri výstupnom napätí 400 voltov. Presná hodnota napájacieho napätia je nastavená pre každú značku meradla podľa jej technickej špecifikácie.
Geiger počíta s možnosťami, citlivosťou, zaznamenanými emisiami
Pomocou Geigerovho počítadla sa môže gama a beta žiarenie registrovať a presne merať. Bohužiaľ nemôžete priamo rozpoznať typ žiarenia. Toto sa vykonáva nepriamo tým, že sa inštalujú bariéry medzi senzorom a skúmaným objektom alebo terénom. Gamma lúče majú vysokú priepustnosť a ich pozadia sa nemenia. Ak dozimetr deteguje beta žiarenie, inštalácia separačnej bariéry, dokonca aj z tenkého plechu, by takmer úplne blokovala tok beta častíc.
Spoločné súbory jednotlivých dozimetrov DP-22, DP-24 nepoužívali počítačov Geiger. Namiesto toho bol tam použitý senzor ionizačnej komory, takže citlivosť bola veľmi nízka. Moderné dozimetrické nástroje na počítadlách Geiger sú tisíckrát citlivejšie. S nimi môžete zaznamenať prirodzené zmeny v žiarení solárneho podkladu.
Pozoruhodnou črtou Geigerova pultu je jeho citlivosť, ktorá je desiatky alebo stokrát vyššia ako požadovaná úroveň. Ak je merač zapnutý v úplne chránenej olovenej komore, zobrazí sa obrovské prírodné pozadie žiarenia. Tieto údaje nie sú chybou v návrhu samotného meradla, ktorý bol overený mnohými laboratórnymi testami. Takéto údaje sú dôsledkom prirodzeného žiarenia kozmického pozadia. Experiment ukazuje iba citlivosť počítača Geiger.
Konkrétne na meranie tohto parametra udávajú technické charakteristiky hodnotu citlivosti impulzného počítadla (impulzy na mikrosekunu). Čím viac týchto impulzov, tým vyššia citlivosť.
Meranie žiarenia Geigerovým počítadlom, dozimetrovým obvodom
Dosahový okruh možno rozdeliť na dva funkčné moduly: vysokonapäťový napájací zdroj a merací obvod. Napájací zdroj vysokého napätia - analógový. Merací modul na digitálnych dozimetroch je vždy digitálny. Toto je počítadlo impulzov, ktoré zobrazuje zodpovedajúcu hodnotu vo forme čísel na stupnici prístroja. Na meranie dávky žiarenia je potrebné počítať impulzy za minútu, 10, 15 sekúnd alebo iné hodnoty. Mikrokontrolér prepočítava počet impulzov na špecifickú hodnotu na stupnici dávkovača v štandardných jednotkách vyžarovania. Tu sú najčastejšie:
- Röntgenové vyšetrenie (zvyčajne používané röntgenové vyšetrenie);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Šedá, radi
- hustota prietoku v mikrovlnkách / m2.
Sievert je najobľúbenejšia jednotka merania žiarenia. Všetky normy sú s ňou korelované, nevyžadujú sa žiadne ďalšie prepočty. Rem - jednotka na určenie účinku žiarenia na biologické objekty.
Porovnanie Geigerovho počítadla s plynovou výbojkou s snímačom polovodičového žiarenia
Počítadlo Geiger je zariadenie na vypúšťanie plynov a súčasný trend mikroelektroniky je ich univerzálna likvidácia. Boli vyvinuté desiatky variantov senzorov polovodičového žiarenia. Zaznamenaná úroveň pozadia žiarenia je oveľa vyššia ako u počítačov Geiger. Citlivosť polovodičového snímača je horšia, ale má ďalšiu výhodu - nákladovú efektívnosť. Polovodiče nevyžadujú vysoký napäťový výkon. Pri prenosných dozimetroch s batériovým napájaním sú vhodné. Ďalšou výhodou je registrácia častíc alfa. Objem plynu v meracom prístroji je podstatne väčší ako polovodičový snímač, jeho rozmery sú však prijateľné aj pre prenosné technológie.
Meranie alfa, beta a gama žiarenia
Gama žiarenie je najjednoduchšie na meranie. Toto je elektromagnetické žiarenie, ktoré je prúdom fotónov (svetlo je tiež prúd fotónov). Na rozdiel od svetla má oveľa vyššiu frekvenciu a veľmi krátku vlnovú dĺžku. To mu umožňuje preniknúť do atómov. V oblasti civilnej ochrany je gama žiarenie prenikajúce žiarením. Prechádza cez steny domov, vozidiel, rôznych konštrukcií a zadržiava sa len vrstvou zeme alebo betónu niekoľkých metrov. Registrácia gama kvantov sa vykonáva s dozimetriou podľa prirodzeného gama žiarenia slnka. Nie sú potrebné zdroje žiarenia. Je to celkom ďalšia vec s beta a alfa žiarením.
Ak je žiarenie α (alfa-žiarenie) ionizujúce, pochádza z vonkajších objektov, potom je takmer bezpečné a je to prúd atómov hélia. Rozsah a priepustnosť týchto častíc je malý - niekoľko mikrometrov (maximálne milimetre) - v závislosti od priepustnosti média. Z dôvodu tejto funkcie sa takmer nezaregistruje na počítadle Geiger. Súčasne je dôležitá registrácia alfa žiarenia, pretože tieto častice sú veľmi nebezpečné, keď preniknú do tela vzduchom, jedlom a vodou. Pre ich vyhlášku sa počítače Geiger používajú obmedzene. Špeciálne polovodičové snímače sú bežnejšie.
Beta žiarenie je perfektne zaznamenávané počítadlom Geiger, pretože častice beta sú elektróny. V atmosfére môže lietať stovky metrov, ale je dobre absorbovaná kovovými povrchmi. Z tohto hľadiska musí Geigerov počítadlo mať sľudové okno. Kovová komora je vyrobená s malou hrúbkou steny. Zloženie vnútorného plynu sa volí tak, aby sa zabezpečila malá tlaková strata. Detektor beta žiarenia je umiestnený na vzdialenej sonde. V každodennom živote takéto dozimetre nie sú rozšírené. Ide predovšetkým o vojenské výrobky.
Individuálny dozimetr s počítadlom Geiger
Táto trieda zariadení je veľmi citlivá, na rozdiel od starších modelov s ionizačnými komorami. Spoľahlivé modely ponúkajú mnoho domácich výrobcov: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Jedná sa o všetky samostatné zariadenia s výstupom dát na obrazovku v štandardných jednotkách. Existuje spôsob indikácie nahromadenej dávky ožiarenia, ako aj okamžitá úroveň pozadia.
Sľubným smerom je doména pre dozimetrov domácnosti pre smartphone. Takéto zariadenia vyrábajú zahraniční výrobcovia. Majú bohaté technické možnosti, je funkcia ukladania údajov, nákladov, prepočítania a súčtu radiačných údajov za dni, týždne, mesiace. Doteraz, vzhľadom na nízke objemy výroby, sú náklady na tieto zariadenia dosť vysoké.
Domáce dozimetre, prečo sú potrebné?
Počítadlo Geiger je špecifickým prvkom dozimetra, úplne nedostupný pre nezávislú výrobu. Okrem toho sa nachádza len v dozimetroch alebo sa predáva samostatne v rozhlasových predajniach. Ak je tento senzor k dispozícii, všetky ostatné súčasti dozimetra môžu byť zostavené nezávisle od častí rôznych spotrebných elektronických zariadení: televízory, základné dosky atď. O dvanástich dizajnoch sa teraz ponúkajú amatérske rádiá a fóra. Stojí za to ich zhromažďovanie, pretože ide o tie najzreteľnejšie možnosti, ktoré majú podrobné návody na nastavenie a úpravu.
Obvod na zapínanie Geigerovho pultu vždy znamená zdroj vysokého napätia. Typické prevádzkové napätie meracieho prístroja je 400 voltov. Získava sa podľa okruhu blokovacieho generátora a je to najkomplexnejší prvok okruhu dozimetrov. Výstup počítadla možno pripojiť k zosilňovaču s nízkou frekvenciou a počítať kliknutia v reproduktore. Takýto dozimetr je zostavený v prípade núdze, keď prakticky neexistuje čas na výrobu. Teoreticky môže byť výstup počítača Geiger pripojený k audio vstupu domácich zariadení, ako je napríklad počítač.
Samostatné dozimetre vhodné na presné merania sú všetky namontované na mikrokontroléroch. Programovacie zručnosti tu nie sú potrebné, pretože program je zaznamenaný pripravený z voľného prístupu. Problémy sú tu typické pre domácu elektronickú výrobu: získanie dosky s plošnými spojmi, spájanie rádiových komponentov a vytváranie prípadu. To všetko je riešené v malej dielni. Samostatné dozimetre z počítačov Geiger sa robia v prípadoch, keď:
- Nie je možné zakúpiť hotový dosimetr;
- potrebujú zariadenie so špeciálnymi vlastnosťami;
- je potrebné preskúmať proces budovania a nastavenia dozimetra.
Domáci dozimetr je kalibrovaný proti prirodzenému pozadiu pomocou iného dozimetra. Práve tu končí stavebný proces.
