Счетчики Гейгера-Мюллера.

 Счетчики Гейгера-Мюллера.

Счетчики Гейгера-Мюллера - самыераспространенные детекторы (датчики) ионизирующегоизлучения. До сих пор им, изобретенным в самомначале нашего века для нужд зарождающейсяядерной физики, нет, как это ни странно, сколько-нибудьполноценной замены.

В своей основе счетчик Гейгера очень прост. Вхорошо вакуумированный герметичный баллон сдвумя электродами введена газовая смесь,состоящая в основном из легко ионизируемыхнеона и аргона. Баллон может быть стеклянным, металлическими др. Обычно счетчики воспринимают излучениевсей своей поверхностью, но существуют и такие,у которых для этого в баллоне предусмотреноспециальное «окно».

Схема включения счетчика гейгера

К электродам прикладывают высокое напряжениеU ( см рис.), которое само по себе не вызывает каких-либо разрядныхявлений. В этом состоянии счетчик будетпребывать до тех пор, пока в его газовой средене возникнет центр ионизации - след из ионов и электронов,порождаемый пришедшей извне ионизирующейчастицей. Первичные электроны, ускоряясь вэлектрическом поле, ионизируют «по дороге»другие молекулы газовой среды, порождая всеновые и новые электроны и ионы. Развиваясьлавинообразно, этот процесс завершаетсяобразованием в межэлектродном пространствеэлектронно-ионного облака, резко увеличивающего егопроводимость. В газовой среде счетчика возникаетразряд, видимый (если баллон прозрачный) дажепростым глазом.

Обратный процесс - возвращение газовой среды вее исходное состояние в так называемыхгалогеновых счетчиках - происходит само собой. Вдействие вступают галогены (обычно хлор илибром), в небольшом количестве содержащиеся вгазовой среде, которые способствуют интенсивнойрекомбинации зарядов. Но этот процесс идетзначительно медленнее. Отрезок времени, необходимыйдля восстановления радиационнойчувствительности счетчика Гейгера ифактически определяющий его быстродействие - «мертвое»время - является важной его паспортнойхарактеристикой.

Такие счетчики называют галогеновымисамогасящимися. Отличаясь самым низким напряжениемпитания, превосходными параметрами выходногосигнала и достаточно высоким быстродействием,они оказались особенно удобными для примененияв качестве датчиков ионизирующего излучения вбытовых приборах радиационного контроля.

Счетчики Гейгера способны реагировать на самыеразные виды ионизирующего излучения - a, b, g,ультрафиолетовое, рентгеновское, нейтронное. Но реальнаяспектральная чувствительность счетчика взначительной мере зависит от его конструкции.Так, входное окно счетчика, чувствительного к a- и 
мягкому b-излучению, должно бытьочень тонким; для этого обычно используют слюдутолщиной 3...10 мкм. Баллон счетчика, реагирующегона жесткое b- и g-излучение,имеет обычно форму цилиндра с толщиной стенки0,05....0,06 мм (он служит и катодом счетчика). Окнорентгеновского счетчика изготавливают избериллия, а ультрафиолетового - из кварцевогостекла.

Зависимость скорости счета отнапряжения питания в счетчике Гейгера

В счетчик нейтронов вводят бор, привзаимодействии с которым поток нейтронов преобразуетсяв легко регистрируемые a- частицы. Фотонноеизлучение - ультрафиолетовое, рентгеновское, g-излучение- счетчики Гейгера воспринимают опосредованно- через фотоэффект, комптон-эффект, эффектрождения пар; в каждом случае происходитпреобразование взаимодействующего с веществом катодаизлучения в поток электронов.

Каждая фиксируемая счетчиком частица вызываетпоявление в его выходной цепи короткогоимпульса. Число импульсов, возникающих в единицувремени, - скорость счета счетчика Гейгера -зависит от уровня ионизирующей радиации и напряженияна его электродах. Типичный график зависимостискорости счета от напряжения питания Uпитпоказан на рисунке выше. Здесь Uнс - напряжениеначала счета; Uнг и Uвг - нижняя и верхняяграница рабочего участка, так называемогоплато, на котором скорость счета почти не зависитот напряжения питания счетчика. Рабочеенапряжение Uр обычно выбирают в середине этого участка.Ему соответствует Nр - скорость счета в этомрежиме.

Зависимость скорости счета от уровнярадиационного облучения счетчика - важнейшаяего характеристика. График этой зависимостиимеет почти линейный характер и поэтомунередко радиационную чувствительность счетчикавыражают через имп/мкР (импульсов намикрорентген; эта размерность следует из отношенияскорости счета - имп/с - к уровню радиации - мкР/с). 

В тех случаях, когда она не указана (нередких, ксожалению), судить о радиационнойчувствительности счетчика приходится по другомуего тоже очень важному параметру -собственному фону. Так называют скорость счета,причиной которой являются две составляющие:внешняя - естественный радиационный фон, ивнутренняя - излучение радионуклидов,оказавшихся в самой конструкции счетчика, атакже спонтанная электронная эмиссия его катода.(«фон» в дозиметрии имеет почти тот же смысл, чтои «шум» в радиоэлектронике; в обоих случаяхречь идет о принципиально неустранимыхвоздействиях на аппаратуру.)

Зависимость скорости счета отэнергии гамма-квантов ("ход с жесткостью") всчетчике Гейгера

Еще одной важной характеристикой счетчикаГейгера является зависимость его радиационнойчувствительности от энергии («жесткости»)ионизирующих частиц. На профессиональномжаргоне график этой зависимости называют «ходомс 
жесткостью». В какой мере эта зависимость важна,показывает график на рисунке. «Ход с жесткостью»будет влиять, очевидно, на точность проводимых измерений.

Не обсуждая вопрос о том, нужна ли высокаяточность измерений бытовому радиометру,заметим, что подобные приборы промышленногоизготовления отличаются от любительскихтолько лишь коррекцией счетчика по жесткости.Для этого на счетчик надевают «рубашку» -пассивный фильтр, имеющий приблизительнообратную по отношению к счетчику жесткостнуюхарактеристику.

То, что счетчик Гейгера является лавиннымприбором, имеет и свои минусы - по реакциитакого прибора нельзя судить о первопричине еговозбуждения. Выходные импульсы, генерируемыесчетчиком Гейгера под действием a-частиц, электронов,g-квантов (в счетчике, на все этивиды излучения реагирующем), ничем неразличаются.  Сами частицы, их энергиисовершенно исчезают в порождаемых ими лавинах-близнецах.

 

1

2

3

4

5

6

7

СБМ19

400

100

2

310*

50

19х195

1

СБМ20

400

100

1

78*

50

11х108

1

СБТ9

380

80

0,17

40*

40

12х74

2

СБТ10А

390

80

2,2

333*

5

(83х67х37)

2

СБТ11

390

80

0,7

50*

10

(55х29х23,5)

3

СИ8Б

390

80

2

350-500

20

82х31

2

СИ14Б

400

200

2

300

30

84х26

2

СИ22Г

390

100

1,3

540*

50

19х220

4

СИ23БГ

400

100

2

200-400*

-

19х195

1


1 - рабочее напряжение, В;
2 - плато - область малой зависимости скоростисчета от напряжения питания, В;
3 - собственный фон счетчика, имп/с, не более;
4 - радиационная чувствительность счетчика, имп/мкР(* - по кобальту-60);
5 - амплитуда выходного импульса, В, не менее;
6 - габариты, мм - диаметр х длина (длина х ширина хвысота);
7.1 - жесткое b - и g -излучение;
7.2 - то же и мягкое b - излучение;
7.3 - то же и a - излучение;
7.4 - g - излучение.

В таблице приведены сведения о самогасящихсягалогеновых счетчиках Гейгера отечественногопроизводства, наиболее подходящих для бытовых прибороврадиационного контроля.

Внешний вид и основные размеры некоторыхсчетчиков Гейгера приведены на рисунке.

 

На главную  Наверх






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.