Geiger-laskuri - pääanturi säteilyn mittaamiseksi. Se rekisteröi gamma-, alfa-, beeta- ja röntgensäteitä. Sen herkkyys on suurin verrattuna muihin säteilyn tallennusmenetelmiin, esimerkiksi ionisaatiokammioihin. Tämä on tärkein syy sen laajaan levitykseen. Muita säteilyn mittausantureita käytetään hyvin harvoin. Lähes kaikki dosimetriset valvontalaitteet on rakennettu juuri Geigerin laskureihin. Niitä tuotetaan suurina määrinä, ja on olemassa eri tasoja: sotilaallisista hyväksymis dosimetreistä kiinalaisiin kulutustavaroihin. Nyt ostaa mikä tahansa laite säteilyn mittaamiseksi ei ole ongelma.
Dimetimetristen välineiden yleinen jakautuminen ei ole vielä viime aikoina ollut. Niinpä vuonna 1986 Tsernobylin onnettomuuden aikana kävi ilmi, että väestöllä ei yksinkertaisesti ole mitään dosimetrisiä tiedustelulaitteita, jotka muuten pahentivat katastrofin seurauksia. Samaan aikaan, vaikka amatööri-radion ja teknisen luovuuden piirien leviämisestä huolimatta Geigerin laskurit eivät olleet myymälöissä, joten kotitekoisten annosmittarien tekeminen oli mahdotonta.
Geigerin laskurien työperiaate
Tämä on sähkövakuumilaite, jolla on erittäin yksinkertainen toimintaperiaate. Radioaktiivinen säteilyanturi on metalli- tai lasikammio, jossa on metalloitua tyhjennettyä inerttiä kaasua. Kameran keskellä on elektrodi. Kammion ulkoseinät on liitetty suurjännitelähteeseen (tavallisesti 400 volttia). Sisäinen elektrodi - herkälle vahvistimelle. Ionisoiva säteily (säteily) on hiukkasten virta. Ne siirtävät kirjaimellisesti elektronit korkean jännitteen katodista anodisäikeisiin. Se yksinkertaisesti indusoi jännitteen, joka voidaan jo mitata kytkemällä vahvistimeen.
Geiger-laskurin suuri herkkyys johtuu lumivyöry- vaikutuksesta. Energia, jonka vahvistin rekisteröi lähdössä, ei ole ionisoivan säteilylähteen energia. Tämä on itse annosmittarin korkean jännitteen syöttöyksikön energia. Läpäisevä hiukkanen siirtää vain elektronin (energiavaraus, joka muuttuu mittariin tallennetuksi virraksi). Elektrodien välissä tuotiin jalokaasuista koostuva kaasuseos: argon, neon. Se on suunniteltu korkeajännitteisten päästöjen sammuttamiseen. Jos tällainen purkaus tapahtuu, se on väärin positiivinen laskurille. Seuraava mittauspiiri ohittaa tällaiset poikkeamat. Lisäksi on myös suojattava suurjännitelähde.
Geiger-laskurin tehopiiri antaa ulostulovirran useissa mikroammuttimissa lähtöjännitteellä 400 volttia. Syöttöjännitteen tarkka arvo asetetaan jokaiselle mittarin merkille sen teknisten eritelmien mukaisesti.
Geigerin laskurien ominaisuudet, herkkyys, tallennetut päästöt
Geiger-laskurin avulla gamma- ja beetasäteily voidaan rekisteröidä ja mitata tarkasti. Valitettavasti et voi tunnistaa säteilyn tyyppiä suoraan. Tämä tehdään epäsuorasti asentamalla esteitä anturin ja tutkittavan kohteen tai maaston välille. Gamma-säteillä on suuri läpäisevyys ja niiden tausta ei muutu. Jos annosmittarin havaitsema beeta-säteily, erotusesteen asennus, jopa ohuesta metallilevystä, estäisi lähes kokonaan beetahiukkasten virtauksen.
Yksittäisten annosmittareiden DP-22, DP-24 yhteiset sarjat eivät käyttäneet Geiger-laskuria. Sen sijaan käytettiin siellä ionisaatiokammioanturia, joten herkkyys oli hyvin alhainen. Geiger-laskurien modernit annosmittauslaitteet ovat tuhansia kertoja herkempiä. Niiden avulla voit rekisteröidä luonnollisia muutoksia auringon taustasäteilyssä.
Geigerin laskurin merkittävä piirre on sen herkkyys, joka on kymmeniä tai satoja kertoja suurempi kuin vaadittu taso. Jos mittari kytketään päälle täysin suojatussa johdinkammiossa, se näyttää valtavan luonnollisen säteilyn taustan. Nämä lukemat eivät ole virhe mittarin suunnittelussa, mikä on varmistettu lukuisilla laboratoriokokeilla. Tällaiset tiedot ovat seurausta luonnon säteilyn kosmisesta taustasta. Koe osoittaa vain, kuinka herkkä Geiger-laskuri on.
Erityisesti tämän parametrin mittaamiseksi tekniset ominaisuudet osoittavat imp-pulssilaskurimittarin herkkyyden arvon (pulssit mikrosekunnissa). Mitä enemmän näistä pulsseista, sitä suurempi herkkyys.
Säteilymittaus Geiger-laskurilla, annosmittaripiiri
Annosmittaripiiri voidaan jakaa kahteen toiminnalliseen moduuliin: suurjänniteverkkoyksikköön ja mittauspiiriin. Korkean jännitteen virtalähde - Analoginen. Digitaalisten annosmittareiden mittausmoduuli on aina digitaalinen. Tämä on pulssilaskuri, joka näyttää vastaavan arvon numeroiden muodossa mittakaavassa. Säteilyn annoksen mittaamiseksi on tarpeen laskea pulssit minuutissa, 10, 15 sekuntia tai muita arvoja. Mikrokontrolleri laskee uudelleen pulssien määrän tietylle arvolle annosmittarin mittakaavassa vakio- säteilyyksiköissä. Tässä ovat yleisimmät:
- Röntgensäteily (yleensä käytetty röntgen);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Harmaa, iloinen
- virtaustiheys mikroprosentteina / m2.
Sievert on suosituin säteilymittausyksikkö. Kaikki normit korreloivat siihen, ei tarvita ylimääräisiä laskelmia. Rem - yksikkö säteilyn vaikutuksen määrittämiseksi biologisiin kohteisiin.
Kaasupurkaus Geiger-laskurin vertailu puolijohdesäteilyanturiin
Geiger-laskuri on kaasupurkauslaite, ja nykyinen mikroelektroniikan suuntaus on niiden yleinen hävittäminen. On kehitetty kymmeniä puolijohdesäteilyantureiden vaihtoehtoja. Niiden tallentama taustasäteilyn taso on paljon suurempi kuin Geiger-laskurien. Puolijohdesensorin herkkyys on huonompi, mutta sillä on toinen etu - kustannustehokkuus. Puolijohteet eivät vaadi suurjännite- tehoa. Akkukäyttöisille kannettaville annosmittareille ne soveltuvat hyvin. Toinen etu on alfa-hiukkasten rekisteröinti. Mittarin kaasun tilavuus on huomattavasti suurempi kuin puolijohdeanturi, mutta sen mitat ovat kuitenkin hyväksyttäviä myös kannettavien tekniikoiden osalta.
Alfa-, beeta- ja gammasäteilyn mittaus
Gamma-säteily on helpoin mitata. Tämä on sähkömagneettinen säteily, joka on fotonivirta (valo on myös fotonivirta). Toisin kuin valossa, sillä on paljon suurempi taajuus ja hyvin lyhyt aallonpituus. Näin se voi tunkeutua atomeihin. Pelastuspalvelussa gammasäteily läpäisee säteilyä. Se tunkeutuu talojen, autojen, erilaisten rakenteiden seinien läpi, ja sitä pidättää vain useiden metrien maadoitus- tai betonikerros. Gamma-kvantin rekisteröinti suoritetaan annosmittarin gradientilla auringon luonnollisen gammasäteilyn mukaan. Ei tarvita säteilylähteitä. Se on aivan toinen asia beeta- ja alfa-säteilyllä.
Jos a (alfa-säteily) säteily on ionisoivaa, se tulee ulkoisista esineistä, sitten se on lähes turvallinen ja se on heliumatomien virta. Näiden hiukkasten alue ja läpäisevyys ovat pieniä - muutama mikrometri (suurin millimetrejä) - riippuen väliaineen läpäisevyydestä. Tämän ominaisuuden vuoksi se melkein ei rekisteröidy Geiger-laskurilla. Samanaikaisesti alfa-säteilyn rekisteröinti on tärkeää, koska nämä hiukkaset ovat äärimmäisen vaarallisia, kun ne tunkeutuvat kehon sisälle ilman, ruoan ja veden kanssa. Geiger-laskurit ovat rajalliset. Erityiset puolijohdeanturit ovat yleisempiä.
Beta-säteily tallennetaan täydellisesti Geiger-laskurilla, koska beta-hiukkas on elektroni. Se voi lentää satoja metrejä ilmakehään, mutta se imeytyy hyvin metallipinnoilla. Tässä suhteessa Geiger-laskurissa on oltava kiillen ikkuna. Metallikammio on valmistettu pienestä seinämän paksuudesta. Sisäisen kaasun koostumus valitaan siten, että varmistetaan pieni painehäviö. Beeta-säteilyilmaisin sijoitetaan kauko-anturiin. Päivittäisessä elämässä tällaiset annosmittarit eivät ole yleisiä. Nämä ovat pääasiassa sotilaallisia tuotteita.
Yksittäinen annosmittari Geiger-laskurilla
Tämä laite on erittäin herkkä, toisin kuin vanhemmissa malleissa, joissa on ionisointikammiot. Useat kotimaiset valmistajat tarjoavat luotettavia malleja: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Nämä kaikki ovat itsenäisiä laitteita, joiden tiedot tulevat näyttöön vakioyksiköissä. Säteilyn kerääntyneelle annokselle sekä hetkelliselle taustatasolle on olemassa tila.
Lupaava suunta on älypuhelimen kotitalouden annosmittarin etuliite. Tällaisia laitteita valmistavat ulkomaiset valmistajat. Niillä on runsaasti teknisiä ominaisuuksia, on merkki-, kustannus-, uudelleenlaskenta- ja säteilysuhteen funktio päivinä, viikkoina, kuukausina. Toistaiseksi alhaisen tuotantomäärän vuoksi näiden laitteiden hinta on melko korkea.
Kotitekoiset annosmittarit, miksi niitä tarvitaan?
Geiger-laskuri on annosmittarin erityinen elementti, joka on täysin riippumaton itsenäiselle tuotannolle. Lisäksi se löytyy vain annosmittareista tai myydään erikseen radiokaupoissa. Jos tämä anturi on saatavilla, kaikki muut annosmittarin komponentit voidaan koota itsenäisesti eri kulutuselektroniikan osista: televisiot, emolevyt jne. Noin tusinaa mallia tarjotaan nyt amatööri-radio-sivustoille ja foorumeille. Niitä kannattaa kerätä, koska nämä ovat kypsimpiä vaihtoehtoja, joissa on yksityiskohtaiset opetusohjelmat käyttöönottoon ja säätämiseen.
Geiger-laskurin kytkeminen edellyttää aina suurjännitelähdettä. Tyypillinen mittarin käyttöjännite on 400 volttia. Se saadaan lukitusgeneraattoripiirin mukaisesti, ja tämä on annosmittaripiirin monimutkaisin elementti. Laskurin lähtö voidaan kytkeä matalataajuiseen vahvistimeen ja laskea kaiuttimen napsautukset. Tällainen annosmittari kootaan hätätilanteessa, kun tuotantoon ei käytännössä ole aikaa. Teoriassa Geiger-laskurin lähtö voidaan kytkeä kotitalouslaitteiden, kuten tietokoneen, äänituloon.
Tarkkaan mittaukseen soveltuvat itse tehdyt annosmittarit on koottu mikrokontrollereihin. Ohjelmointitaitoja ei tarvita tässä, koska ohjelma tallennetaan valmiiksi vapaasta pääsystä. Vaikeudet ovat tyypillisiä kotitalouksien elektroniikkatuotannolle: painetun piirilevyn hankkiminen, juotto-radiokomponentit ja tapauksen tekeminen. Kaikki tämä ratkaistaan pienellä työpajalla. Geiger-laskurien itsestään tekemät annosmittarit tehdään tapauksissa, joissa:
- Valmiita annosmittareita ei ole mahdollista ostaa;
- tarvitsee laitteen, jolla on erityisominaisuudet;
- on tarpeen tutkia annosmittarin rakentamisen ja säätämisen prosessia.
Kotitekoinen dosimetri kalibroidaan luonnollista taustaa vasten toisen annosmittarin avulla. Täällä rakentaminen päättyy.
