Úvod
1. Účel meračov
2. Konštrukcia a princíp činnosti meradla
3. Základné fyzikálne zákony
3.1 Obnovenie funkčnosti po registrácii častice
3.2 Dozimetrické charakteristiky
3.3 Charakteristika počítania snímačov
Záver
Bibliografia
Úvod
Geiger-Mullerove počítadlá sú najbežnejšími detektormi (senzormi) ionizujúceho žiarenia. Až doteraz, vynájdený na samom začiatku nášho storočia pre potreby rodiacej sa jadrovej fyziky, napodiv neexistuje žiadna plnohodnotná náhrada. Vo svojom jadre je Geigerov počítač veľmi jednoduchý. Plynná zmes pozostávajúca hlavne z ľahko ionizovaného neónu a argónu sa zavádza do dobre odvzdušneného utesneného valca s dvoma elektródami. Valec môže byť sklenený, kovový atď. Čítače zvyčajne vnímajú žiarenie celým svojim povrchom, existujú však aj také, ktoré majú na tento účel špeciálne „okienko“ vo valci.
Na elektródy je privedené vysoké napätie U (pozri obrázok), ktoré samo o sebe nespôsobuje žiadne výbojové javy. Počítadlo zostane v tomto stave, kým sa v jeho plynnom prostredí neobjaví ionizačné centrum - stopa iónov a elektrónov generovaných ionizujúcou časticou prichádzajúcou zvonku. Primárne elektróny, ktoré sa zrýchľujú v elektrickom poli, ionizujú „popri ceste“ ďalšie molekuly plynného média, čím vytvárajú stále viac nových elektrónov a iónov. Tento proces, ktorý sa vyvíja ako lavína, končí vytvorením elektrón-iónového oblaku v medzielektródovom priestore, čím sa prudko zvyšuje jeho vodivosť. V plynovom prostredí meradla dochádza k výboju, ktorý je viditeľný (ak je nádoba priehľadná) aj voľným okom.
Spätný proces - návrat plynného média do pôvodného stavu v takzvaných halogénových metroch - nastáva sám. Akcia prichádza do hry s halogénmi (zvyčajne chlórom alebo brómom), obsiahnutými v malých množstvách v plynnom prostredí, ktoré prispievajú k intenzívnej rekombinácii náboja. Ale tento proces je oveľa pomalší. Čas potrebný na obnovenie citlivosti Geigerovho počítača na žiarenie a skutočne určuje jeho výkon – „mŕtvy“ čas – je jeho dôležitou charakteristikou. Takéto merače sa nazývajú halogénové samozhášacie merače. Vyznačujú sa najnižším napájacím napätím, vynikajúcimi parametrami výstupného signálu a pomerne vysokou rýchlosťou a ukázali sa ako obzvlášť vhodné na použitie ako senzory ionizujúceho žiarenia v zariadeniach na monitorovanie žiarenia v domácnostiach.
Geigerove počítače sú schopné reagovať na rôzne typy ionizujúceho žiarenia - a, b, g, ultrafialové, röntgenové lúče, neutróny. Ale skutočná spektrálna citlivosť počítadla do značnej miery závisí od jeho konštrukcie. Vstupné okno čítača citlivého na a- a mäkké b-žiarenie teda musí byť veľmi tenké; Na tento účel sa zvyčajne používa sľuda s hrúbkou 3...10 mikrónov. Valec počítadla, ktorý reaguje na tvrdé b- a g-žiarenie, má väčšinou tvar valca s hrúbkou steny 0,05...0,06 mm (slúži aj ako katóda počítadla). Okienko röntgenového počítadla je vyrobené z berýlia a okienko počítadla ultrafialového žiarenia je vyrobené z kremenného skla.
geiger müller counter dozimetrické žiarenie
1. Účel meračov
Geiger-Mullerov počítač je dvojelektródový prístroj určený na stanovenie intenzity ionizujúceho žiarenia alebo inými slovami na počítanie ionizujúcich častíc vznikajúcich pri jadrových reakciách: héliové ióny (- častice), elektróny (- častice), röntgenové žiarenie. kvantá (- častice) a neutróny. Častice sa šíria veľmi vysokou rýchlosťou [až 2. 10 7 m/s pre ióny (energia do 10 MeV) a približne rýchlosť svetla pre elektróny (energia 0,2 - 2 MeV)], vďaka čomu prenikajú dovnútra čítača. Úlohou počítadla je generovať krátky (zlomky milisekúnd) napäťový impulz (jednotky - desiatky voltov), keď častica vstúpi do objemu zariadenia.
V porovnaní s inými detektormi (senzormi) ionizujúceho žiarenia (ionizačná komora, proporcionálne počítadlo) má Geiger-Mullerov počítadlo vysokú prahovú citlivosť - umožňuje kontrolovať prirodzené rádioaktívne pozadie zeme (1 častica na cm 2 v 10 - 100 sekúnd). Horná hranica merania je relatívne nízka - do 10 4 častíc na cm 2 za sekundu alebo do 10 Sievertov za hodinu (Sv/h). Zvláštnosťou počítadla je schopnosť generovať identické výstupné napäťové impulzy bez ohľadu na typ častíc, ich energiu a počet ionizácií produkovaných časticou v objeme senzora.
2. Konštrukcia a princíp činnosti meradla
Činnosť Geigerovho počítadla je založená na nesamostatnom pulznom výboji plynu medzi kovovými elektródami, ktorý je iniciovaný jedným alebo viacerými elektrónmi, ktoré sú výsledkom ionizácie plynnej častice, častice - alebo - častice. Merače zvyčajne používajú valcovú elektródovú konštrukciu a priemer vnútorného valca (anódy) je oveľa menší (2 alebo viac rádov) ako vonkajší (katóda), čo má zásadný význam. Charakteristický priemer anódy je 0,1 mm.
Častice vstupujú do počítadla cez vákuovú škrupinu a katódu vo „valcovom“ prevedení (obr. 2, A) alebo cez špeciálne ploché tenké okienko v „koncovej“ verzii dizajnu (obr. 2 ,b). Posledná možnosť sa používa na registráciu častíc, ktoré majú nízku penetračnú schopnosť (zadržané napríklad listom papiera), ale sú veľmi biologicky nebezpečné, ak sa zdroj častíc dostane do tela. Detektory so sľudovými okienkami sa používajú aj na počítanie častíc s relatívne nízkou energiou („mäkké“ beta žiarenie).
Ryža. 2. Schematické návrhy valcového ( A) a koniec ( b) Geigerove počítadlá. Označenia: 1 - vákuová škrupina (sklo); 2 - anóda; 3 - katóda; 4 - okienko (sľuda, celofán)
Vo valcovej verzii počítadla, ktorá je určená na registráciu vysokoenergetických častíc alebo mäkkých röntgenových lúčov, je použitý tenkostenný vákuový plášť a katóda je vyrobená z tenkej fólie alebo vo forme tenkého filmu z kovu (meď , hliník) nanesený na vnútornom povrchu škrupiny. V mnohých prevedeniach je prvkom vákuového plášťa tenkostenná kovová katóda (s výstuhami). Tvrdé röntgenové žiarenie (častice) má zvýšenú penetračnú silu. Preto ho zaznamenávajú detektory s dosť hrubými stenami vákuového obalu a masívnou katódou. V neutrónových počítadlách je katóda pokrytá tenkou vrstvou kadmia alebo bóru, v ktorej sa neutrónové žiarenie jadrovými reakciami premieňa na rádioaktívne.
Objem zariadenia je zvyčajne naplnený argónom alebo neónom s malou (do 1%) prímesou argónu pri tlaku blízkom atmosférickému (10 -50 kPa). Na elimináciu nežiaducich javov dohasnutia sa do plynovej náplne privádza prímes brómových alebo alkoholových pár (do 1 %).
Schopnosť Geigerovho počítača registrovať častice bez ohľadu na ich typ a energiu (generovať jeden napäťový impulz bez ohľadu na počet elektrónov generovaných časticou) je daná skutočnosťou, že vďaka veľmi malému priemeru anódy je takmer všetko napätie aplikované na elektródy je sústredené v úzkej anódovej vrstve. Mimo vrstvy je „oblasť zachytávajúca častice“, v ktorej ionizujú molekuly plynu. Elektróny odtrhnuté časticou z molekúl sú urýchľované smerom k anóde, ale plyn sa slabo ionizuje v dôsledku nízkeho napätia elektrické pole. Ionizácia sa prudko zvyšuje po vstupe elektrónov do vrstvy blízkej anóde s vysokou intenzitou poľa, kde sa vyvíjajú elektrónové lavíny (jedna alebo niekoľko) s veľmi vysokým stupňom znásobenia elektrónov (až 10 7). Z toho vyplývajúci prúd však ešte nedosahuje hodnotu zodpovedajúcu tvorbe signálu snímača.
Ďalšie zvýšenie prúdu na prevádzkovú hodnotu je spôsobené tým, že pri lavínach súčasne s ionizáciou vznikajú ultrafialové fotóny s energiou asi 15 eV, postačujúce na ionizáciu molekúl nečistôt v plynovej náplni (napr. potenciál molekúl brómu je 12,8 V). Elektróny vznikajúce fotoionizáciou molekúl mimo vrstvy sú urýchľované smerom k anóde, ale lavíny sa tu nevyvíjajú kvôli nízkej intenzite poľa a proces má malý vplyv na vývoj výboja. Vo vrstve je situácia iná: výsledné fotoelektróny vplyvom vysokého napätia iniciujú intenzívne lavíny, v ktorých vznikajú nové fotóny. Ich počet presahuje počiatočný a proces vo vrstve podľa schémy „fotóny - elektrónové lavíny - fotóny“ sa rýchlo (niekoľko mikrosekúnd) zvyšuje (vstupuje do „spúšťacieho režimu“). V tomto prípade sa výboj z miesta prvých lavín iniciovaný časticou šíri pozdĺž anódy („priečne zapálenie“), anódový prúd sa prudko zvyšuje a vytvára sa nábežná hrana signálu snímača.
Zostupná hrana signálu (pokles prúdu) je spôsobená dvoma dôvodmi: poklesom anódového potenciálu v dôsledku poklesu napätia z prúdu cez rezistor (na nábežnej hrane je potenciál udržiavaný medzielektródovou kapacitou) a poklesom v sile elektrického poľa vo vrstve pod vplyvom priestorového náboja iónov po odchode elektrónov z anódy (náboj zvyšuje potenciál bodov, v dôsledku čoho klesá úbytok napätia na vrstve a v oblasti zachytávania častíc zvyšuje). Obidva dôvody znižujú intenzitu vývoja lavíny a proces podľa schémy „lavína - fotóny - lavína“ doznieva a prúd cez senzor klesá. Po skončení prúdového impulzu sa anódový potenciál zvýši na počiatočnú úroveň (s určitým oneskorením v dôsledku nabíjania medzielektródovej kapacity cez anódový odpor), rozloženie potenciálu v medzere medzi elektródami sa vráti do pôvodnej podoby ako výsledkom odchodu iónov ku katóde a počítadlo obnoví schopnosť registrovať príchod nových častíc.
Vyrábajú sa desiatky typov detektorov ionizujúceho žiarenia. Na ich označenie sa používa niekoľko systémov. Napríklad STS-2, STS-4 - samozhášacie koncové počítadlá, alebo MS-4 - počítadlo s medenou katódou (B - s volfrámom, G - s grafitom), alebo SAT-7 - počítadlo koncových častíc, SBM- 10 - počítadlo - kovové častice, SNM-42 - počítadlo kovových neutrónov, SRM-1 - počítadlo röntgenových lúčov atď.
3. Základné fyzikálne zákony
3.1 Obnovenie funkčnosti po registrácii častíc
Čas, za ktorý ióny opustia medzeru po detekcii častice, sa ukazuje byť relatívne dlhý – niekoľko milisekúnd, čo obmedzuje hornú hranicu merania dávkového príkonu žiarenia. Pri vysokej intenzite žiarenia prichádzajú častice v intervaloch kratších ako je čas odchodu iónov a niektoré častice nie sú senzorom detekované. Proces je znázornený napäťovým oscilogramom na anóde snímača pri obnove jeho funkčnosti (obr. 3).
Ryža. 3. Oscilogramy napätia na anóde Geigerovho čítača. U o- amplitúda signálu v normálnom režime (stovky voltov). 1 - 5 - čísla častíc
Vstup prvej častice (1 na obr. 3) do objemu senzora iniciuje pulzný výboj plynu, ktorý vedie k poklesu napätia o U o(normálna amplitúda signálu). Ďalej sa napätie zvyšuje v dôsledku pomalého poklesu prúdu cez medzeru, keď ióny opúšťajú katódu a v dôsledku nabíjania medzielektródovej kapacity zo zdroja napätia cez obmedzovací odpor. Ak ďalšia častica (2 na obr. 3) zasiahne senzor v krátkom časovom intervale po príchode prvej, potom sa výbojové procesy vyvíjajú slabo v dôsledku zníženého napätia a nízkej intenzity poľa na anóde v podmienkach pôsobenia priestoru náboj iónov. V tomto prípade sa signál snímača ukáže ako neprijateľne malý. Príchod druhej častice po dlhšom časovom intervale po prvej (častice 3 - 5 na obr. 3) dáva signál s väčšou amplitúdou, pretože sa zvyšuje napätie a klesá priestorový náboj.
Ak druhá častica vstúpi do senzora po prvej v intervale kratšom ako je časový interval medzi časticami 1 a 2 na obr. 3, potom z vyššie uvedených dôvodov snímač vôbec negeneruje signál („nepočíta“ časticu). Kvôli tomuto časový interval medzi časticami 1 a 2 sa nazýva „počítač mŕtvy čas“ (amplitúda signálu častice 2 je 10 % normálu). Časový interval medzi časticami 2 a 5 na obr. 3 sa nazýva „čas obnovy snímača“ (signál častice 5 je na 90 % normálny). Počas tejto doby sa amplitúda signálov snímača zníži a počítadlo elektrických impulzov ich nemusí zaregistrovať.
Dead time (0,01 - 1 ms) a release time (0,1 - 1 ms) sú dôležité parametre Geigerovho počítača. Čím nižšie sú hodnoty týchto parametrov, tým vyšší je maximálny zaznamenaný dávkový príkon. Hlavnými faktormi, ktoré určujú parametre, sú tlak plynu a hodnota obmedzujúceho odporu. S poklesom tlaku a hodnoty odporu sa mŕtva doba a doba zotavenia znižujú, pretože rýchlosť odchodu iónov z medzery sa zvyšuje a časová konštanta nabíjacieho procesu medzielektródovej kapacity klesá.
3.2 Dozimetrické charakteristiky
Citlivosť Geigerovho počítača je pomer frekvencie impulzov generovaných senzorom k dávkovému príkonu žiarenia, meraný v mikrosievertoch za hodinu (μSv/h; možnosti: Sv/s, mSv/s, μSv/s). Typické hodnoty citlivosti: 0,1 - 1 impulz na mikrosievert. V prevádzkovom rozsahu je citlivosť koeficient úmernosti medzi údajmi z glukomera (počet impulzov za sekundu) a dávkovým príkonom. Mimo rozsahu je porušená proporcionalita, čo sa prejavuje dozimetrickou charakteristikou detektora - závislosťou odčítaní od dávkového príkonu (obr. 4).
Ryža. Závislosť rýchlosti počítania od dávkového príkonu rádioaktívneho žiarenia (dozimetrické charakteristiky) pre dva počítadlá s rôznymi tlakmi plynu (1 - 5 kPa, 2 - 30 kPa)
Z fyzikálnych hľadísk vyplýva, že hodnoty snímača pri zvyšovaní dávkového príkonu nemôžu prekročiť hodnotu (1/), kde je mŕtvy čas snímača (častice prichádzajúce po kratšom časovom intervale sa nepočítajú). Preto pracovník lineárny rez dozimetrická charakteristika plynulo prechádza v oblasti intenzívneho žiarenia do vodorovnej priamky na úrovni (1/).
Keď sa mŕtva doba znižuje, dozimetrická charakteristika snímača sa stáva horizontálnou na vyššej úrovni pri vyššom výkone žiarenia a horná hranica merania sa zvyšuje. Táto situácia sa pozoruje pri poklese tlaku plynu (obr. 4). Zároveň sa však znižuje citlivosť snímača (zvyšuje sa počet častíc prechádzajúcich cez medzeru výboja plynu bez kolízií s molekulami). Preto, keď tlak klesá, dozimetrická charakteristika klesá. Matematicky je charakteristika opísaná nasledujúcim vzťahom:
Kde N- rýchlosť počítania (údaje snímača - počet impulzov za sekundu); - citlivosť počítadla (pulzy za sekundu na mikrosievert); R- dávkový príkon žiarenia; - mŕtvy čas snímača (v sekundách).
3.3 Charakteristika počítania snímačov
Monitorovanie dávkového príkonu žiarenia sa najčastejšie musí vykonávať vonku alebo v teréne, kde je snímač napájaný z batérií alebo iných galvanických zdrojov. Ich napätie pri práci klesá. Súčasne procesy vybíjania plynu v senzore do značnej miery závisia od napätia. Preto je závislosť údajov Geigerovho počítača od napätia pri konštantnom dávkovom príkone žiarenia jednou z najväčších dôležité vlastnosti senzor Závislosť sa nazýva počítacia charakteristika snímača (obr. 5).
Na jednej z uvedených závislostí (krivka 2) sú vyznačené charakteristické body A -D. Pri nízkom napätí (naľavo od bodu A) elektróny generované v senzore, keď do nich zasiahne ionizujúca častica, iniciujú elektrónové lavíny, ale ich intenzita je nedostatočná na vytvorenie prúdového impulzu s požadovanou amplitúdou a hodnoty počítadla sú nulové. Bodka A zodpovedá „štartovaciemu napätiu“. So zvyšujúcim sa napätím v oblasti A – B Hodnoty počítadla sa zvyšujú, pretože sa zvyšuje pravdepodobnosť vstupu elektrónov z oblasti zachytávania častíc do vrstvy blízkej anóde s vysokou intenzitou poľa. Pri nízkom napätí sa elektróny rekombinujú s iónmi počas ich pohybu k vrstve (najskôr sa môžu „nalepiť“ na molekuly brómových nečistôt za vzniku záporných iónov). Na mieste IN napätie je dostatočné na rýchly presun takmer všetkých elektrónov do vrstvy a intenzita rekombinácie je blízka nule. Senzor vytvára signály s normálnou amplitúdou.
V pracovnej oblasti počítacej charakteristiky B – C(„charakteristické plató“) hodnoty počítadla sa so zvyšujúcim sa napätím mierne zvyšujú, čo má veľký praktický význam a je to výhoda Geigerovho počítača. Jeho kvalita je vyššia, čím dlhšia je plató (100-400 V) a tým nižšia je strmosť horizontálneho rezu počítacej charakteristiky.
Ryža. 5. Závislosť rýchlosti počítania od napätia (charakteristiky počítania) pri rôzne významy tlak plynu a obsah brómových nečistôt: 1 - 8 kPa, 0,5 %; 2 - 16 kPa, 0,5 %; 3 - 16 kPa, 0,1 % pre dávkový príkon žiarenia 5 μSv/h. A B C D- charakteristické body krivky 2
Strmosť (alebo sklon) náhornej plošiny S charakterizovaná percentuálnou zmenou odčítaných hodnôt na merači na jednotku napätia:
Kde N B A N C - stavy meračov na začiatku a na konci náhornej plošiny; U B A U C- hodnoty napätia na začiatku a na konci plató. Typické hodnoty sklonu sú 0,01 - 0,05 %/V.
Relatívna stabilita nameraných hodnôt na plató počítacej charakteristiky je zabezpečená špecifickým typom výboja, ktorý sa vyskytuje v senzore s príchodom ionizujúcej častice. Zvýšenie napätia zosilňuje vývoj elektrónových lavín, čo však vedie len k zrýchleniu šírenia výboja pozdĺž anódy a schopnosť počítadla generovať jeden signál na časticu nie je takmer narušená.
Mierne zvýšenie rýchlosti čítania so zvyšujúcim sa napätím na plató počítacej charakteristiky je spojené s emisiou elektrónov z katódy pri pôsobení výboja. Emisiu spôsobujú takzvané -procesy, čo znamená vyvrhovanie elektrónov iónmi, excitovanými atómami a fotónmi. Koeficient sa bežne považuje za rovný počtu elektrónov na ión (predpokladá sa excitované atómy a fotóny). Charakteristické hodnoty koeficientu sú 0,1 - 0,01 (10 - 100 iónov vyvrhne elektrón v závislosti od typu plynu a materiálu katódy). Pri takýchto hodnotách koeficientu Geigerov počítač nefunguje, pretože elektróny opúšťajúce katódu sú registrované ako ionizujúce častice (zaznamenávajú sa „falošné“ signály).
Normálna funkcia meradla je zabezpečená zavedením pár brómu alebo alkoholu do plynovej náplne („uhasenie nečistôt“), čo výrazne znižuje koeficient (pod 10 -4). V tomto prípade počet falošných signálov tiež prudko klesá, ale zostáva viditeľný (napríklad niekoľko percent). So zvyšujúcim sa napätím sa vybíjacie procesy zintenzívňujú, t.j. zvyšuje sa počet iónov, excitovaných atómov a fotónov a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje počet falošných signálov. To vysvetľuje mierny nárast hodnôt snímača na plató počítacej charakteristiky (zvyšujúci sa sklon) a koniec plató (prechod do strmého úseku C - D). So zvyšujúcim sa obsahom nečistôt koeficient vo väčšej miere klesá, čím sa znižuje sklon plošiny a zväčšuje sa jej dĺžka (krivky 2 a 3 na obr. 5).
Zvýšenie obsahu kaliacej nečistoty nad určitú hodnotu (1 % pre bróm, 10 % pre alkohol) však zhoršuje parametre snímača: počítacie napätie sa začína zvyšovať (bod A na obrázku) sa sklon plošiny zväčšuje a jej dĺžka sa zmenšuje. Vysvetľuje to skutočnosť, že časť elektrónov tvorených ionizujúcou časticou sa „prilepí“ na molekuly brómu alebo alkoholu za vzniku ťažkých záporných iónov, ktoré vstupujú do vrstvy blízkej anóde po značnom čase, keď počítadlo už obnovila schopnosť registrovať častice. Vo vrstve sa vplyvom vysokej intenzity poľa ión rozdelí a výsledný elektrón iniciuje falošný signál senzora.
Fyzikálnym mechanizmom účinku kaliacich nečistôt je prudký pokles dodávky iónov, excitovaných atómov a fotónov ku katóde, ktoré môžu spôsobiť emisiu elektrónov, ako aj zvýšenie pracovnej funkcie elektrónov z katódy. Ióny hlavného plynu (neón alebo argón) sa v procese pohybu smerom ku katóde stávajú neutrálnymi atómami v dôsledku „výmeny náboja“ pri zrážkach s molekulami nečistôt, pretože ionizačný potenciál neónu a argónu je väčší ako potenciál brómu. a alkohol (resp.: 21,5 V; 15,7 V; 12,8 V; Uvoľnená energia sa v tomto prípade vynakladá na deštrukciu molekúl alebo na tvorbu fotónov s nízkou energiou, ktoré nie sú schopné spôsobiť fotoemisiu elektrónov. Takéto fotóny sú navyše dobre absorbované molekulami nečistôt.
Ióny nečistôt vznikajúce pri výmene náboja vstupujú do katódy, ale nespôsobujú emisiu elektrónov. V prípade brómu sa to vysvetľuje tým, že potenciálna energia iónu (12,8 eV) nestačí na vytrhnutie dvoch elektrónov z katódy (jeden na neutralizáciu iónu a druhý na spustenie elektrónovej lavíny) pretože pracovná funkcia elektrónov opúšťajúcich katódu v prítomnosti nečistoty brómu sa zvyšuje na 7 eV. V prípade alkoholu sa pri neutralizácii iónov na katóde uvoľnená energia zvyčajne vynakladá na disociáciu komplexnej molekuly, a nie na vyvrhnutie elektrónov.
Dlhodobé (metastabilné) excitované atómy hlavného plynu vznikajúce vo výboji môžu v zásade dopadnúť na katódu a spôsobiť emisiu elektrónov, pretože ich potenciálna energia je dosť vysoká (napríklad 16,6 eV pre neón). Pravdepodobnosť procesu sa však ukazuje ako veľmi nízka, pretože atómy pri zrážke s molekulami nečistôt na ne prenášajú svoju energiu - „uhasené“. Energia sa vynakladá na disociáciu molekúl nečistôt alebo na emisiu nízkoenergetických fotónov, ktoré nespôsobujú fotoemisiu elektrónov z katódy a sú dobre absorbované molekulami nečistôt.
Približne rovnakým spôsobom sú „uhasené“ vysokoenergetické fotóny prichádzajúce z výboja, schopné spôsobiť emisiu elektrónov z katódy: sú absorbované molekulami nečistôt s následnou spotrebou energie na disociáciu molekúl a emisiu nízkoenergetické fotóny.
Trvanlivosť čítačov s prídavkom brómu je oveľa vyššia (10 10 - 10 11 pulzov), pretože nie je obmedzená rozkladom molekúl kaliacej nečistoty. Pokles koncentrácie brómu je spôsobený jeho relatívne vysokou chemickou aktivitou, ktorá komplikuje technológiu výroby snímača a obmedzuje výber materiálu katódy (napríklad sa používa nehrdzavejúca oceľ).
Charakteristika počítania závisí od tlaku plynu: s jeho nárastom sa zvyšuje napätie na začiatku počítania (bod A na obr. 5 sa posúva doprava) a úroveň plató sa zvyšuje v dôsledku efektívnejšieho zachytávania ionizujúcich častíc molekulami plynu v senzore (krivky 1 a 2 na obr. 5). Zvýšenie štartovacieho napätia počítania je vysvetlené skutočnosťou, že podmienky v snímači zodpovedajú pravej vetve Paschenovej krivky.
Záver
Široké používanie Geiger-Mullerovho počítadla sa vysvetľuje vysoká citlivosť, možnosť registrácie rôzne druhyžiarenie, porovnateľná jednoduchosť a nízke náklady na inštaláciu. Počítadlo vynašiel v roku 1908 Geiger a vylepšil ho Müller.
Cylindrický Geiger-Mullerov počítač pozostáva z kovovej rúrky alebo sklenenej rúrky pokovovanej zvnútra a tenkého kovového vlákna natiahnutého pozdĺž osi valca. Závit slúži ako anóda, trubica ako katóda. Rúrka je naplnená riedeným plynom vo väčšine prípadov sa používajú vzácne plyny - argón a neón. Medzi katódou a anódou vzniká napätie cca 400V U väčšiny meračov je tzv. plató, ktoré leží približne od 360 do 460 V, v tomto rozsahu malé kolísanie napätia neovplyvňuje rýchlosť počítania.
Činnosť počítadla je založená na nárazovej ionizácii G-kvantov emitovaných rádioaktívnym izotopom, ktoré narážajú na steny počítadla a vyrážajú z neho elektróny. Elektróny pohybujúce sa v plyne a zrážky s atómami plynu vyraďujú elektróny z atómov a vytvárajú kladné ióny a voľné elektróny. Elektrické pole medzi katódou a anódou urýchľuje elektróny na energie, pri ktorých začína nárazová ionizácia. Nastane lavína iónov a prúd cez počítadlo sa prudko zvýši. V tomto prípade sa na odpore R vytvorí napäťový impulz, ktorý sa privedie do záznamového zariadenia. Aby počítadlo zaregistrovalo ďalšiu časticu, ktorá do neho zasiahne, musí byť lavínový výboj uhasený. Toto sa deje automaticky. V momente, keď sa objaví prúdový impulz, dôjde k veľkému poklesu napätia na odpore R, takže napätie medzi anódou a katódou prudko klesne - až tak, že sa zastaví výboj a merač je opäť pripravený na použitie.
Dôležitou charakteristikou merača je jeho účinnosť. Nie všetky g-fotóny, ktoré dopadnú na počítadlo, poskytnú sekundárne elektróny a budú zaregistrované, pretože akty interakcie g-lúčov s hmotou sú relatívne zriedkavé a niektoré zo sekundárnych elektrónov sú absorbované v stenách zariadenia bez toho, aby dosiahli plyn. objem.
Účinnosť pultu závisí od hrúbky stien pultu, ich materiálu a energie g-žiarenia. Najúčinnejšie sú čítače, ktorých steny sú vyrobené z materiálu s vysokým atómovým číslom Z, pretože to zvyšuje tvorbu sekundárnych elektrónov. Okrem toho musia byť steny merača dostatočne hrubé. Hrúbka protiľahlej steny je zvolená z podmienky, že sa rovná strednej voľnej dráhe sekundárnych elektrónov v materiáli steny. Ak je hrúbka steny veľká, sekundárne elektróny neprejdú do pracovného objemu počítadla a nenastane prúdový impulz. Pretože g-žiarenie slabo interaguje s hmotou, účinnosť g-počítačov je zvyčajne tiež nízka a dosahuje len 1-2%. Ďalšou nevýhodou Geiger-Mullerovho počítača je, že neposkytuje možnosť identifikovať častice a určiť ich energiu. Tieto nevýhody v scintilačných počítačoch chýbajú.
Bibliografia
Acton D.R. Zariadenia na vypúšťanie plynov so studenou katódou. M.;L.: Energia, 1965.
Kaganov I.L. Iónové zariadenia. M.: Energia, 1972.
Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S. Elektrovákuové elektronické a plynové výbojky: Príručka. M.: Rádio a komunikácia, 1985.
Knoll M., Eichmeicher I. Technická elektronika T. 2. M.: Energia, 1971.
Sidorenko V.V. Detektory ionizujúceho žiarenia: Príručka. L.: Stavba lodí, 1989
Uverejnené na stránke
Podobné dokumenty
Pojem a druhy ionizujúceho žiarenia. Prístroje na meranie žiarenia a princíp činnosti Geigerovho počítača. Hlavné komponenty a bloková schéma zariadenia. Výber a zdôvodnenie základne prvkov. Dizajn schematický diagram v CAD alebo CAD.
práca, pridané 30.04.2014
Analýza a syntéza asynchrónneho čítača s CFC=11 v kóde 6-3-2-1 a s typom spúšťačov JJJJ, jeho účelom, variantmi a technickými charakteristikami. Príklad toho, ako funguje sčítacie počítadlo. Syntéza JK-triggera (zariadenia na záznam a ukladanie informácií).
kurzová práca, pridané 25.07.2010
Koncepcia a účel pultu, jeho parametre. Princíp konštrukcie sčítacieho a odčítacieho počítadla. Všestrannosť reverzibilného počítadla. Počítadlá a deliče s iným prevodným faktorom ako 2n. Priechodné počítadlá (rôzne spúšťače).
abstrakt, pridaný 29.11.2010
Implementácia zariadenia, ktoré dokáže počítať do 30 pomocou vývojového prostredia Electronics Workbench. Princíp činnosti počítadla je počítať počet impulzov privedených na vstup. Komponenty zariadenia: generátor, sonda, logické prvky, spúšť.
kurzová práca, pridané 22.12.2010
Princíp činnosti a rozsah použitia scintilačného počítača. Kalibrácia scintilačných spektrometrov. Upevnenie a montáž pevných scintilátorov. Monokryštálové scintilátory vyrobené z antracénu a stilbénu. Analyzátory amplitúdových impulzov.
abstrakt, pridaný 28.09.2009
Koncepcia a princíp činnosti snímačov, ich účel a funkcie. Rozdelenie a typy snímačov, oblasti a možnosti ich použitia. Podstata a hlavné vlastnosti regulátorov. Vlastnosti použitia a parametre zosilňovačov a akčných členov.
abstrakt, pridaný 28.03.2010
Mikrooperácie s kódovými slovami, ktoré čítače vykonávajú v digitálnych obvodoch. Štrukturálna schéma spúšť K155TV1, elektrické parametre. Princíp činnosti digitálneho merača, konštrukcia pravdivostnej tabuľky, modelovanie v programe Micro-Cap.
kurzová práca, pridané 3.11.2013
Analýza činnosti binárneho integrálneho čítača a binárno-desiatkového dekodéra. Pripojenie nepoužívaných vstupov k napájacej zbernici, "spoločnému" vodiču alebo inému použitému vstupu. Analýza časového diagramu dekodéra. Johnsonovo počítacie zariadenie.
laboratórne práce, doplnené 18.06.2015
Vývoj funkčných častí jedného digitálneho zariadenia: logické zariadenie; počítadlo, monostabilné, synchronizujúce tok informácií k počítadlu; dekodér na prezentáciu výsledku činnosti zariadenia vo forme dostupnej pre ľudí.
kurzová práca, pridané 31.05.2012
Popis a konštrukcia snímačov; princípy ich fungovania, príklady použitia. Zabezpečenie a osvetlenie schodiska v viacposchodová budova, technické miestnosti a parkovanie áut. Rozdiely v pohybových zariadeniach. Charakteristika elektronického infračerveného snímača.
Pomocou moderného Geigerovho počítača môžete merať úroveň žiarenia stavebných materiálov, pozemokči byty, ako aj stravu. Preukazuje takmer stopercentnú pravdepodobnosť nabitej častice, pretože na jej detekciu stačí len jeden elektrón-iónový pár.
Technológia, na ktorej je vytvorený moderný dozimeter založený na Geiger-Mullerovom počítači, umožňuje získať vysoko presné výsledky vo veľmi krátkom čase. Meranie netrvá dlhšie ako 60 sekúnd a všetky informácie sa zobrazujú v grafickej a číselnej forme na obrazovke dozimetra.
Nastavenie zariadenia
Zariadenie má schopnosť nastaviť prahovú hodnotu, keď je prekročená, vydá sa zvukový signál, ktorý vás upozorní na nebezpečenstvo. Vyberte jednu zo špecifikovaných prahových hodnôt v príslušnej časti nastavení. Pípanie sa dá aj vypnúť. Pred meraním sa odporúča individuálne nakonfigurovať zariadenie, zvoliť jas displeja, parametre zvukový signál a batérie.
Postup merania
Zvoľte režim „Measurement“ a zariadenie začne vyhodnocovať rádioaktívnu situáciu. Po približne 60 sekundách sa na displeji zobrazí výsledok merania, po ktorom začne ďalší cyklus analýzy. Na získanie presného výsledku sa odporúča vykonať aspoň 5 cyklov merania. Zvýšenie počtu pozorovaní poskytuje spoľahlivejšie údaje.
Na meranie žiarenia pozadia predmetov, ako sú stavebné materiály resp produkty na jedenie, musíte zapnúť režim „Measurement“ vo vzdialenosti niekoľkých metrov od objektu, potom priviesť zariadenie k objektu a zmerať pozadie čo najbližšie k nemu. Porovnajte hodnoty prístroja s údajmi získanými vo vzdialenosti niekoľkých metrov od objektu. Rozdiel medzi týmito hodnotami je dodatočné radiačné pozadie skúmaného objektu.
Ak výsledky merania presahujú prirodzenú charakteristiku pozadia oblasti, v ktorej sa nachádzate, znamená to radiačnú kontamináciu skúmaného objektu. Na posúdenie kontaminácie kvapaliny sa odporúča vykonať merania nad jej otvoreným povrchom. Aby bolo zariadenie chránené pred vlhkosťou, musí byť zabalené Plastová fólia, ale nie viac ako jednu vrstvu. Ak bol dozimeter dlhší čas pri teplote nižšej ako 0°C, musí sa pred meraním uchovávať pri izbovej teplote 2 hodiny.
Či sa nám to páči alebo nie, žiarenie pevne vstúpilo do našich životov a len tak nezmizne. Musíme sa naučiť žiť s týmto fenoménom, ktorý je užitočný aj nebezpečný. Žiarenie sa prejavuje ako neviditeľné a nepostrehnuteľné žiarenie a bez špeciálnych prístrojov ich nie je možné odhaliť.
Trochu histórie radiácie
Röntgenové lúče boli objavené v roku 1895. O rok neskôr bola objavená rádioaktivita uránu aj v súvislosti s röntgenovým žiarením. Vedci si uvedomili, že ich čakajú úplne nové, dovtedy nevídané prírodné javy. Je zaujímavé, že fenomén žiarenia bol zaznamenaný už o niekoľko rokov skôr, no nepripisoval sa mu žiadny význam, hoci aj Nikola Tesla a ďalší pracovníci Edisonovho laboratória dostali popáleniny od röntgenových lúčov. Škody na zdraví sa pripisovali čomukoľvek, len nie lúčom, s ktorými sa živé bytosti v takých dávkach ešte nestretli. Na samom začiatku 20. storočia sa začali objavovať články o škodlivosti žiarenia na zvieratá. Tomu sa tiež nepripisoval žiadny význam až do senzačného príbehu s „rádiovými dievčatami“ – pracovníčkami továrne, ktorá vyrábala svietiace hodinky. Štetce namočia len špičkou jazyka. Hrozný osud niektorých z nich nebol z etických dôvodov ani zverejnený a zostal skúškou len pre pevné nervy lekárov.
V roku 1939 fyzička Lise Meitnerová, ktorá patrí spolu s Ottom Hahnom a Fritzom Strassmannom k ľuďom, ktorí ako prví na svete rozdelili jadro uránu, nechtiac vyhrkla o možnosti reťazovej reakcie a od tej chvíle začala reťazová reakcia myšlienok o vytvorení bomby, konkrétne bomby, a už vôbec nie „mierového atómu“, za ktorú by krvilační politici 20. storočia, samozrejme, nedali ani cent. Tí, ktorí boli „informovaní“, už vedeli, k čomu to povedie, a začali sa preteky v atómovom zbrojení.
Ako sa objavil Geiger-Müllerov pult?
Nemecký fyzik Hans Geiger, ktorý pracoval v laboratóriu Ernsta Rutherforda, v roku 1908 navrhol princíp činnosti počítadla „nabitých častíc“ ako ďalší vývoj už známej ionizačnej komory, ktorá bola elektrický kondenzátor naplnené plynom pri nízkom tlaku. Použil ho Pierre Curie v roku 1895 na štúdium elektrických vlastností plynov. Geigera napadlo použiť ho na detekciu ionizujúceho žiarenia práve preto, že toto žiarenie malo priamy vplyv na stupeň ionizácie plynu.
V roku 1928 Walter Müller pod vedením Geigera vytvoril niekoľko typov počítačov žiarenia určených na registráciu rôznych ionizujúcich častíc. Vytvorenie počítadiel bolo veľmi naliehavou potrebou, bez ktorej nebolo možné pokračovať v štúdiu rádioaktívnych materiálov, pretože fyzika ako experimentálna veda je nemysliteľná bez meracie prístroje. Geiger a Müller cieľavedome pracovali na vytvorení čítačov, ktoré boli citlivé na každý z typov žiarenia, ktoré boli objavené: α, β a γ (neutróny boli objavené až v roku 1932).
Geiger-Mullerov počítač sa ukázal ako jednoduchý, spoľahlivý, lacný a praktický detektor žiarenia. Aj keď nejde o najpresnejší prístroj na štúdium konkrétnych typov častíc alebo žiarenia, je mimoriadne vhodný ako prístroj na všeobecné meranie intenzity ionizujúceho žiarenia. A v kombinácii s ďalšími detektormi ho používajú fyzici na presné merania počas experimentov.
Ionizujúce žiarenie
Pre lepšie pochopenie fungovania Geiger-Mullerovho počítača je užitočné porozumieť ionizujúcemu žiareniu vo všeobecnosti. Podľa definície medzi ne patrí všetko, čo môže spôsobiť ionizáciu látky v jej normálnom stave. To si vyžaduje určité množstvo energie. Napríklad rádiové vlny alebo dokonca ultrafialové svetlo nie sú ionizujúce žiarenie. Hranica začína „tvrdým ultrafialovým“, tiež známym ako „mäkký röntgen“. Tento typ je fotónovým typom žiarenia. Vysokoenergetické fotóny sa zvyčajne nazývajú gama kvantá.
Ernst Rutherford ako prvý rozdelil ionizujúce žiarenie do troch typov. Toto sa uskutočnilo na experimentálnom nastavení pomocou magnetické pole vo vákuu. Neskôr sa ukázalo, že toto:
α - jadrá atómov hélia
β - vysokoenergetické elektróny
γ - gama kvantá (fotóny)
Neskôr boli objavené neutróny. Častice alfa sú ľahko blokované aj obyčajným papierom, častice beta majú o niečo väčšiu prenikavú silu a gama lúče majú najvyššiu prenikavú silu. Neutróny sú najnebezpečnejšie (vo vzdialenosti až mnohých desiatok metrov vo vzduchu!). Vďaka svojej elektrickej neutralite neinteragujú s elektrónovými obalmi molekúl látky. Ale raz dovnútra atómové jadro, ktorých pravdepodobnosť je pomerne vysoká, vedú k jeho nestabilite a rozpadu, pričom sa spravidla tvoria rádioaktívne izotopy. A tie, ktoré sa zase rozkladajú, tvoria celú „kyticu“ ionizujúceho žiarenia. Najhoršie je, že ožiarený predmet alebo živý organizmus sa sám stáva zdrojom žiarenia na mnoho hodín a dní.
Konštrukcia Geiger-Mullerovho počítadla a princíp jeho činnosti
Geigerov-Mullerov plynový výboj sa zvyčajne vyrába vo forme utesnenej trubice, skla alebo kovu, z ktorej sa evakuuje vzduch a namiesto toho sa pod nízkym tlakom pridáva inertný plyn (neón alebo argón alebo zmes oboch). , s prímesou halogénov alebo alkoholu. Napnuté pozdĺž osi rúrky tenký drôt a koaxiálne s ním je umiestnený kovový valec. Rúrka aj drôt sú elektródy: elektrónka je katóda a drôt je anóda. Mínus zo zdroja je spojený s katódou DC napätie, a na anódu - cez veľkú konštantný odpor- plus zo zdroja konštantného napätia. Elektricky sa získa delič napätia, v stredný bod z ktorých (spoj odporu a anódy merača) sa napätie takmer rovná napätiu na zdroji. Zvyčajne je to niekoľko stoviek voltov.
Keď ionizujúca častica preletí trubicou, atómy inertného plynu, už v elektrickom poli vysokej intenzity, zažívajú kolízie s touto časticou. Energia, ktorú častica vydá počas zrážky, je dostatočná na oddelenie elektrónov od atómov plynu. Výsledné sekundárne elektróny sú samy schopné vytvárať nové zrážky, a tak sa získa celá lavína elektrónov a iónov. Vplyvom elektrického poľa sa elektróny urýchľujú smerom k anóde a kladne nabité ióny plynu sa urýchľujú smerom ku katóde elektrónky. Tak vzniká elektriny. Ale keďže energia častice sa už úplne alebo čiastočne vynaložila na zrážky (častica preletela trubicou), končí sa aj prísun atómov ionizovaného plynu, čo je žiaduce a je zabezpečené niektorými dodatočnými opatreniami, o ktorých si povieme o pri analýze parametrov počítadiel.
Keď nabitá častica vstúpi do Geiger-Mullerovho počítača, v dôsledku výsledného prúdu klesne odpor trubice a s ním aj napätie v strede deliča napätia, o ktorom sme hovorili vyššie. Potom sa odpor trubice v dôsledku zvýšenia jej odporu obnoví a napätie sa opäť zmení na rovnaké. Takže dostaneme negatívny impulz Napätie. Počítaním impulzov vieme odhadnúť počet prechádzajúcich častíc. Intenzita elektrického poľa je obzvlášť vysoká v blízkosti anódy kvôli jej malej veľkosti, vďaka čomu je počítadlo citlivejšie.
Návrhy Geiger-Mullerových počítadiel
Moderné počítadlá Geiger-Muller sú dostupné v dvoch hlavných verziách: „klasické“ a ploché. Klasický pult je vyrobený z tenkostennej kovovej rúrky so zvlnením. Vlnitý povrch merača robí trubicu tuhou a odolnou voči vonkajším vplyvom atmosferický tlak a nedovolí, aby sa pod jeho vplyvom pokrčila. Na koncoch trubice sú tesniace izolátory zo skla alebo termosetového plastu. Obsahujú aj krytky svoriek na pripojenie k obvodu zariadenia. Rúrka je označená a potiahnutá odolným izolačným lakom, samozrejme nepočítajúc jej koncovky. Označená je aj polarita svoriek. Ide o univerzálne počítadlo pre všetky typy ionizujúceho žiarenia, najmä beta a gama.
Čítače citlivé na mäkké β-žiarenie sa vyrábajú inak. Kvôli krátkemu dosahu beta častíc musia byť vyrobené ploché, so sľudovým oknom, ktoré slabo blokuje beta žiarenie, jednou z možností pre takéto počítadlo je radiačný senzor BETA-2. Všetky ostatné vlastnosti meračov sú určené materiálmi, z ktorých sú vyrobené.
Čítače určené na detekciu gama žiarenia obsahujú katódu vyrobenú z kovov s vysokým nábojovým číslom, alebo sú takýmito kovmi potiahnuté. Plyn je extrémne slabo ionizovaný gama fotónmi. Ale gama fotóny sú schopné vyradiť veľa sekundárnych elektrónov z katódy, ak je vhodne zvolená. Geiger-Mullerove počítadlá pre beta častice sú vyrobené s tenkými okienkami na lepší prenos častíc, keďže ide o obyčajné elektróny, ktoré práve dostali viac energie. Veľmi dobre interagujú s hmotou a túto energiu rýchlo strácajú.
V prípade alfa častíc je situácia ešte horšia. Takže napriek veľmi slušnej energii, rádovo niekoľkých MeV, alfa častice veľmi silne interagujú s molekulami v ich ceste a rýchlo strácajú energiu. Ak sa hmota porovná s lesom a elektrón s guľkou, potom alfa častice budú musieť byť prirovnané k tanku rútiacemu sa lesom. Bežné počítadlo však dobre reaguje na α-žiarenie, ale len na vzdialenosť do niekoľkých centimetrov.
Na objektívne posúdenie úrovne ionizujúceho žiarenia dozimetre Elektromery na všeobecné použitie sú často vybavené dvoma paralelne pracujúcimi počítadlami. Jeden je citlivejší na žiarenie α a β a druhý na žiarenie γ. Táto schéma použitia dvoch počítadiel je implementovaná v dozimetri RADEX RD1008 a v dozimetri-rádiometri RADEKS MKS-1009, v ktorej je počítadlo inštalované BETA-2 A BETA-2M. Niekedy je medzi pulty umiestnená tyč alebo platňa zo zliatiny obsahujúcej prímes kadmia. Pri dopade neutrónov na takúto tyč vzniká γ-žiarenie, ktoré sa zaznamenáva. Toto sa robí, aby bolo možné určiť neutrónové žiarenie, na ktoré jednoduché počítadlá Geiger je prakticky necitlivý. Ďalšou metódou je potiahnutie krytu (katódy) nečistotami, ktoré môžu spôsobiť citlivosť na neutróny.
Na rýchle uhasenie výboja sa do plynu pridávajú halogény (chlór, bróm). Alkoholové výpary tiež slúžia na rovnaký účel, hoci alkohol je v tomto prípade krátkodobý (toto je vo všeobecnosti vlastnosť alkoholu) a „vytriezvený“ merač neustále začína „zvoniť“, to znamená, že nemôže fungovať v zamýšľanom režime. . Stáva sa to niekde po zaregistrovaní impulzov 1e9 (miliarda), čo nie je až tak veľa. Oveľa odolnejšie sú merače s halogénmi.
Parametre a prevádzkové režimy Geigerových počítadiel
Citlivosť Geigerových počítadiel.
Citlivosť počítadla sa odhaduje pomerom počtu mikroröntgenov z referenčného zdroja k počtu impulzov spôsobených týmto žiarením. Keďže Geigerove počítadlá nie sú určené na meranie energie častíc, presný odhad je zložitý. Počítadlá sú kalibrované pomocou referenčných izotopových zdrojov. Treba poznamenať, že tento parameter je odlišné typy počítadlá sa môžu značne líšiť, nižšie sú uvedené parametre najbežnejších Geiger-Müllerových počítadiel:
Geiger-Mullerov počítač Beta-2- 160 ÷ 240 imp/µR
Geiger-Mullerov počítač Beta-1- 96 ÷ 144 imp/µR
Geiger-Mullerov počítač SBM-20- 60 ÷ 75 imp/µR
Geiger-Mullerov počítač SBM-21- 6,5 ÷ 9,5 imp/µR
Geiger-Mullerov počítač SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imp/μR
Námestie vstupné okno alebo pracovnej oblasti
Oblasť snímača žiarenia, cez ktorú prelietavajú rádioaktívne častice. Táto charakteristika priamo súvisí s rozmermi snímača. Ako väčšia plocha, tým viac častíc Geiger-Mullerov počítač zachytí. Tento parameter sa zvyčajne uvádza v centimetroch štvorcových.
Geiger-Mullerov počítač Beta-2- 13,8 cm2
Geiger-Mullerov počítač Beta-1- 7 cm2
Toto napätie zodpovedá približne stredu prevádzkovej charakteristiky. Prevádzková charakteristika je plochá časť závislosti počtu zaznamenaných impulzov od napätia, preto sa nazýva aj „plató“. V tomto bode sa dosiahne najvyššia prevádzková rýchlosť (horný limit merania). Typická hodnota je 400 V.
Šírka prevádzkovej charakteristiky počítadla.
Ide o rozdiel medzi napätím prierazu iskry a výstupným napätím na plochej časti charakteristiky. Typická hodnota je 100 V.
Sklon prevádzkovej charakteristiky merača.
Sklon sa meria ako percento impulzov na volt. Charakterizuje štatistickú chybu meraní (počítanie počtu impulzov). Typická hodnota je 0,15 %.
Prípustná prevádzková teplota merača.
Pre merače na všeobecné použitie -50 ... +70 stupňov Celzia. Toto je veľmi dôležitý parameter, ak počítadlo pracuje v komorách, kanáloch a na iných miestach zložitých zariadení: urýchľovače, reaktory atď.
Pracovný zdroj počítadla.
Celkový počet impulzov, ktoré glukomer zaregistruje predtým, než sa jeho hodnoty začnú meniť. Pre zariadenia s organickými prísadami je samozhášanie zvyčajne 1e9 (desať až deviata mocnina alebo jedna miliarda). Zdroj sa počíta iba vtedy, ak je na elektromer privedené prevádzkové napätie. Ak je počítadlo jednoducho uložené, tento zdroj sa nespotrebuje.
Počítajte mŕtvy čas.
Toto je čas (doba zotavenia), počas ktorej počítadlo vedie prúd po spustení prechádzajúcou časticou. Existencia takéhoto času znamená, že existuje horná hranica frekvencie impulzov a to obmedzuje rozsah merania. Typická hodnota je 1e-4 s, čo je desať mikrosekúnd.
Treba poznamenať, že v dôsledku mŕtveho času môže byť snímač „mimo stupnice“ a zostať tichý v najnebezpečnejšom okamihu (napríklad spontánna reťazová reakcia vo výrobe). Takéto prípady sa stali a na boj proti nim sa používajú olovené obrazovky na zakrytie časti senzorov núdzových poplachových systémov.
Vlastné pozadie počítadla.
Merané v hrubostenných olovených komorách na vyhodnotenie kvality meračov. Typická hodnota je 1 ... 2 impulzy za minútu.
Praktická aplikácia Geigerových počítadiel
Sovietsky a teraz ruský priemysel vyrába mnoho typov počítadiel Geiger-Muller. Tu sú niektoré bežné značky: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, merače série Gamma, koncové počítadlá série Beta“ a je ich oveľa viac. Všetky sa používajú na monitorovanie a meranie žiarenia: v zariadeniach jadrového priemyslu, vo vedeckých a vzdelávacie inštitúcie, v civilnej obrane, medicíne a dokonca aj v bežnom živote. Po havárii v Černobyle, dozimetre pre domácnosť, ktoré boli predtým obyvateľom neznáme ani podľa názvu, sa stali veľmi populárnymi. Objavilo sa mnoho značiek dozimetrov pre domácnosť. Všetky používajú ako snímač žiarenia Geiger-Mullerov počítač. V dozimetroch pre domácnosť sú inštalované jedna až dve trubice alebo koncové počítadlá.
JEDNOTKY MERANIE MNOŽSTVA ŽIARENIA
Dlho bola bežná jednotka merania P (röntgen). Pri prechode do sústavy SI sa však objavia ďalšie jednotky. Röntgenové žiarenie je jednotka expozičnej dávky, „množstvo žiarenia“, ktoré je vyjadrené ako počet iónov produkovaných v suchom vzduchu. Pri dávke 1 R v 1 cm3 vzduchu sa vytvorí 2,082e9 párov iónov (čo zodpovedá 1 jednotke náboja SGSE). V systéme SI je expozičná dávka vyjadrená v coulombách na kilogram a pri röntgenových lúčoch to súvisí s rovnicou:
1 C/kg = 3876 R
Absorbovaná dávka žiarenia sa meria v jouloch na kilogram a nazýva sa Gray. Toto je náhrada za zastaranú radovú jednotku. Absorbovaný dávkový príkon sa meria v sivej farbe za sekundu. Expozičná dávka (EDR), predtým meraná v röntgenoch za sekundu, sa teraz meria v ampéroch na kilogram. Ekvivalentná dávka žiarenia, pri ktorej je absorbovaná dávka 1 Gy (sivá) a faktor kvality žiarenia je 1, sa nazýva Sievert. Rem (biologický ekvivalent röntgenového žiarenia) je stotina sievertu, ktorý sa dnes považuje za zastaraný. Napriek tomu sa aj dnes všetky zastarané jednotky veľmi aktívne používajú.
Hlavnými pojmami pri meraní žiarenia sú dávka a výkon. Dávka je počet elementárnych nábojov v procese ionizácie látky a výkon je rýchlosť tvorby dávky za jednotku času. A v akých jednotkách je to vyjadrené, je vecou vkusu a pohodlia.
Aj minimálna dávka je nebezpečná z hľadiska dlhodobých následkov pre organizmus. Výpočet nebezpečenstva je pomerne jednoduchý. Napríklad váš dozimeter ukazuje 300 miliroentgenov za hodinu. Ak zostanete na tomto mieste jeden deň, dostanete dávku 24 * 0,3 = 7,2 röntgenov. Je to nebezpečné a musíte odtiaľto čo najskôr odísť. Vo všeobecnosti platí, že ak zaznamenáte aj slabé žiarenie, musíte sa od neho vzdialiť a skontrolovať ho aj na diaľku. Ak vás „nasleduje“, môžete si „zablahoželať“, zasiahli vás neutróny. Ale nie každý dozimeter na ne dokáže reagovať.
Pre zdroje žiarenia sa používa veličina charakterizujúca počet rozpadov za jednotku času nazývaná aktivita a je tiež meraná súborom rôzne jednotky: curie, becquerel, rutherford a niektoré ďalšie. Množstvo aktivity merané dvakrát s dostatočným časovým odstupom, ak sa zníži, umožňuje podľa zákona rádioaktívneho rozpadu vypočítať čas, kedy sa zdroj stane dostatočne bezpečným.
Geigerov počítač je hlavným senzorom na meranie žiarenia. Detekuje gama, alfa, beta žiarenie a röntgenové lúče. Má najvyššiu citlivosť v porovnaní s inými metódami detekcie žiarenia, napríklad s ionizačnými komorami. Toto hlavný dôvod jeho rozšírené rozšírenie. Iné snímače na meranie žiarenia sa používajú veľmi zriedkavo. Takmer všetky zariadenia na monitorovanie radiácie sú založené na Geigerových počítačoch. Vyrábajú sa sériovo a existujú zariadenia rôznych úrovní: od vojenských dozimetrov až po čínsky spotrebný tovar. V dnešnej dobe nie je problém zakúpiť akýkoľvek prístroj na meranie žiarenia.
Nie je to tak dávno, čo nebola rozšírená distribúcia dozimetrických prístrojov. Takže do roku 1986, počas černobyľskej havárie, sa ukázalo, že obyvateľstvo jednoducho nemalo žiadne zariadenie na prieskum radiácie, čo, mimochodom, ešte viac zhoršilo následky katastrofy. Zároveň sa napriek rozšíreniu krúžkov amatérskeho rádia a technickej tvorivosti Geigerove počítadlá nepredávali v obchodoch, takže výroba domácich dozimetrov bola nemožná.
Ako fungujú Geigerove počítadlá
Ide o elektrické vákuové zariadenie s mimoriadne jednoduchým princípom fungovania. Snímač rádioaktívneho žiarenia je kovová alebo sklenená komora s pokovovaním, naplnená vypusteným inertným plynom. Elektróda je umiestnená v strede komory. Vonkajšie steny komory sú napojené na zdroj vysokého napätia (zvyčajne 400 voltov). Vnútorná elektróda je pripojená k citlivému zosilňovaču. Ionizujúce žiarenie (žiarenie) je prúd častíc. Doslova prenášajú elektróny z vysokonapäťovej katódy na vlákna anódy. Jednoducho sa na ňom indukuje napätie, ktoré sa už dá merať pripojením na zosilňovač.
Vysoká citlivosť Geigerovho počítača je spôsobená lavínovým efektom. Energia, ktorú zosilňovač detekuje na výstupe, nie je energiou zdroja ionizujúceho žiarenia. Ide o energiu vysokonapäťového napájacieho zdroja samotného dozimetra. Prenikajúca častica prenáša iba elektrón (energetický náboj, ktorý sa mení na prúd, ktorý je detekovaný meračom). Medzi elektródy sa zavádza zmes plynov pozostávajúca z vzácnych plynov: argón, neón. Je určený na hasenie vysokonapäťových výbojov. Ak dôjde k takémuto výboju, bude to falošná operácia počítadla. Nasledujúci merací obvod takéto emisie ignoruje. Okrem toho musí byť pred nimi chránený aj vysokonapäťový zdroj.
Napájací obvod v Geigerovom počítadle poskytuje výstupný prúd niekoľkých mikroampérov pri výstupnom napätí 400 voltov. Presná hodnota Napájacie napätie je nastavené pre každú značku elektromera podľa jej technických špecifikácií.
Možnosti Geigerovho počítača, citlivosť, zaznamenané žiarenie
Pomocou Geigerovho počítača možno gama a beta žiarenie detekovať a merať s vysokou presnosťou. Žiaľ, druh žiarenia sa nedá priamo rozpoznať. Hotovo nepriama metóda umiestnením bariér medzi snímač a skúmaný objekt alebo terén. Gama lúče sú vysoko transparentné a ich pozadie sa nemení. Ak dozimeter zachytil beta žiarenie, potom inštalácia oddeľovacej bariéry, dokonca aj tenkého plechu, takmer úplne zablokuje tok beta častíc.
V minulosti bežné súpravy osobných dozimetrov DP-22 a DP-24 Geigerove počítadlá nepoužívali. Namiesto toho bol použitý snímač ionizačnej komory, takže citlivosť bola veľmi nízka. Moderné dozimetrické prístroje využívajúce Geigerove počítadlá sú tisíckrát citlivejšie. Môžu byť použité na zaznamenávanie prirodzených zmien žiarenia slnečného pozadia.
Pozoruhodnou vlastnosťou Geigerovho počítača je jeho citlivosť, ktorá je desiatky a stovky krát vyššia ako požadovaná úroveň. Ak zapnete počítadlo v úplne chránenej olovenej komore, ukáže obrovské prirodzené radiačné pozadie. Tieto údaje nie sú konštrukčnou chybou samotného meradla, čo bolo overené mnohými laboratórnymi testami. Takéto údaje sú dôsledkom prirodzeného radiačného pozadia vo vesmíre. Experiment len ukazuje, aký citlivý je Geigerov počítač.
Najmä na meranie tohto parametra v Technické špecifikácie Zobrazí sa hodnota „citlivosti počítadla mikrosekúnd imp“ (pulzy za mikrosekundu). Čím viac týchto impulzov, tým väčšia citlivosť.
Meranie žiarenia Geigerovým počítačom, obvod dozimetra
Obvod dozimetra je možné rozdeliť na dva funkčné moduly: vysokonapäťový zdroj a merací obvod. Vysokonapäťový zdroj - analógový obvod. Merací modul na digitálnych dozimetroch je vždy digitálny. Ide o počítadlo impulzov, ktoré zobrazuje zodpovedajúcu hodnotu vo forme čísel na stupnici prístroja. Na meranie dávky žiarenia je potrebné počítať pulzy za minútu, 10, 15 sekúnd alebo iné hodnoty. Mikrokontrolér prevádza počet impulzov na konkrétnu hodnotu na stupnici dozimetra v štandardných jednotkách žiarenia. Tu sú tie najbežnejšie:
- Röntgen (zvyčajne sa používa mikro-röntgen);
- Sievert (microsievert - mSv);
- Grey, som rád
- hustota toku v mikrowattoch/m2.
Sivert je najobľúbenejšou jednotkou merania žiarenia. Súvisia s ním všetky normy; Rem je jednotka na určenie účinku žiarenia na biologické objekty.
Porovnanie plynového výbojového Geigerovho počítača s polovodičovým snímačom žiarenia
Geigerov počítač je plynové výbojové zariadenie a moderným trendom v mikroelektronike je zbaviť sa ich všade. Boli vyvinuté desiatky verzií polovodičových snímačov žiarenia. Úroveň žiarenia pozadia, ktoré zaznamenávajú, je výrazne vyššia ako pri Geigerových počítačoch. Citlivosť polovodičového snímača je horšia, no má inú výhodu – účinnosť. Polovodiče nevyžadujú vysokonapäťové napájanie. Sú vhodné pre prenosné dozimetre napájané z batérie. Ďalšou výhodou je registrácia alfa častíc. Objem plynu meradla je podstatne väčší ako u polovodičového snímača, no jeho rozmery sú stále prijateľné aj pre prenosné zariadenia.
Meranie alfa, beta a gama žiarenia
Najľahšie sa meria gama žiarenie. Toto elektromagnetická radiácia, čo je prúd fotónov (svetlo je tiež prúd fotónov). Na rozdiel od svetla má oveľa vyššiu frekvenciu a veľmi krátku vlnovú dĺžku. To mu umožňuje preniknúť cez atómy. V civilnej obrane je gama žiarenie prenikajúce žiarenie. Preniká cez steny domov, áut, rôznych konštrukcií a zadržiava ho len niekoľkometrová vrstva zeminy alebo betónu. Registrácia gama kvánt sa vykonáva kalibráciou dozimetra podľa prirodzeného gama žiarenia slnka. Nevyžadujú sa žiadne zdroje žiarenia. S beta a alfa žiarením je to úplne iné.
Ak ionizujúce žiarenie α (alfa žiarenie) pochádza z vonkajších predmetov, potom je takmer neškodné a predstavuje prúd jadier atómov hélia. Dosah a priepustnosť týchto častíc je malá - niekoľko mikrometrov (maximálne milimetrov) - v závislosti od priepustnosti média. Vďaka tejto vlastnosti ho Geigerov počítač takmer nezaregistruje. Zároveň je dôležitá registrácia alfa žiarenia, pretože tieto častice sú mimoriadne nebezpečné, keď prenikajú do tela vzduchom, jedlom alebo vodou. Na ich detekciu sa v obmedzenej miere využívajú Geigerove počítadlá. Špeciálne polovodičové snímače sú bežnejšie.
Beta žiarenie je dokonale detekované Geigerovým počítačom, pretože beta častica je elektrón. V atmosfére môže preletieť stovky metrov, ale je dobre absorbovaný kovové povrchy. V tomto ohľade musí mať Geigerov pult sľudové okienko. Kovová komora je vyrobená s malou hrúbkou steny. Zloženie vnútorného plynu sa volí tak, aby sa zabezpečil malý pokles tlaku. Detektor beta žiarenia je umiestnený na vzdialenej sonde. Takéto dozimetre nie sú v každodennom živote veľmi bežné. Ide najmä o vojenské produkty.
Osobný dozimeter s Geigerovým počítadlom
Táto trieda zariadení je vysoko citlivá, na rozdiel od zastaraných modelov s ionizačnými komorami. Spoľahlivé modely ponúkajú mnohí domácich výrobcov: „Terra“, „MKS-05“, „DKR“, „Radex“, „RKS“. Všetko sú to samostatné zariadenia s údajmi zobrazovanými na obrazovke v štandardných merných jednotkách. K dispozícii je režim pre zobrazenie akumulovanej dávky žiarenia a okamžitej úrovne pozadia.
Sľubným smerom je dozimeter pre domácnosť – pripojenie k smartfónu. Takéto zariadenia vyrábajú zahraniční výrobcovia. Majú bohaté technické možnosti, majú funkciu ukladania nameraných hodnôt, výpočtu, prepočítavania a sčítania žiarenia za dni, týždne a mesiace. Zatiaľ sú náklady na tieto zariadenia vzhľadom na nízke objemy výroby dosť vysoké.
Domáce dozimetre, prečo sú potrebné?
Geigerov počítač je špecifický prvok dozimetra, úplne nedostupný vlastnoručný. Okrem toho sa nachádza iba v dozimetroch alebo sa predáva samostatne v rozhlasových predajniach. Ak je tento snímač k dispozícii, všetky ostatné komponenty dozimetra je možné zostaviť nezávisle z rôznych častí spotrebná elektronika: televízory, základné dosky atď. Na amatérskych rádiových stránkach a fórach je teraz ponúkaných asi tucet dizajnov. Stojí za to ich zbierať, pretože ide o najosvedčenejšie možnosti, ktoré existujú podrobných sprievodcov na nastavenie a uvedenie do prevádzky.
Spínací obvod Geigerovho počítadla vždy znamená prítomnosť zdroja vysokého napätia. Typické prevádzkové napätie merača je 400 voltov. Získava sa pomocou obvodu blokovacieho generátora, a to je najviac komplexný prvok dozimetrické diagramy. Výstup počítadla je možné pripojiť k nízkofrekvenčnému zosilňovaču a počítať kliknutia v reproduktore. Tento dozimeter je zmontovaný v prípade núdze keď na výrobu prakticky nie je čas. Teoreticky môže byť výstup Geigerovho počítača pripojený k audio vstupu domáceho zariadenia, ako je počítač.
Domáce dozimetre, vhodné na presné merania, sú všetky zostavené na mikrokontroléroch. Programovacie zručnosti tu nie sú potrebné, pretože program je napísaný ako hotový s voľným prístupom. Ťažkosti sú typické pre domácu elektronickú výrobu: získanie dosky plošných spojov, spájkovanie rádiových komponentov, výroba puzdra. To všetko je vyriešené v malej dielni. Domáce dozimetre z počítadiel Geiger sa vyrábajú v prípadoch, keď:
- nie je možné zakúpiť hotový dozimeter;
- potrebujete zariadenie so špeciálnymi vlastnosťami;
- Je potrebné študovať proces konštrukcie a nastavenia dozimetra.
Domáci dozimeter sa kalibruje proti prirodzenému pozadiu pomocou iného dozimetra. Tým sa dokončí stavebný proces.
Ak máte nejaké otázky, zanechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme
Kvôli environmentálne dôsledkyľudské činnosti súvisiace s jadrovou energetikou, ako aj priemysel (vrátane vojenského), využívajúci rádioaktívne látky ako súčasť alebo základ svojich produktov, štúdium základov radiačnej bezpečnosti a radiačnej dozimetrie sa dnes stáva dostatočným horúca téma. Okrem prírodných zdrojov ionizujúceho žiarenia sa každým rokom objavuje čoraz viac miest, ktoré sú kontaminované žiarením v dôsledku ľudskej činnosti. Aby ste teda zachovali svoje zdravie a zdravie svojich blízkych, potrebujete poznať mieru kontaminácie konkrétneho priestoru alebo predmetov a potravín. Pomôcť k tomu môže dozimeter – prístroj na meranie efektívnej dávky alebo výkonu ionizujúceho žiarenia za určité časové obdobie.
Predtým, ako začnete vyrábať (alebo kupovať) toto zariadenie, musíte mať predstavu o povahe meraného parametra. Ionizujúce žiarenie (žiarenie) je prúd fotónov, elementárnych častíc alebo fragmentov atómového štiepenia, ktoré dokážu ionizovať hmotu. Rozdelené na niekoľko typov. Alfa žiarenie je prúd alfa častíc - jadier hélia-4 vznikajúcich pri rádioaktívnom rozpade sa dá jednoducho zastaviť hárkom papiera, preto predstavujú nebezpečenstvo hlavne pri vstupe do tela. Beta žiarenie- ide o tok elektrónov vznikajúcich pri beta rozpade na ochranu pred beta časticami s energiou do 1 MeV postačuje hliníková platňa s hrúbkou niekoľkých milimetrov. Gama žiarenie má oveľa väčšiu penetračnú schopnosť, keďže sa skladá z vysokoenergetických fotónov, ktoré nemajú náboj (olovo a pod.) v niekoľkocentimetrovej vrstve. Schopnosť prieniku všetkých druhov ionizujúceho žiarenia závisí od energie.
Geiger-Mullerove počítadlá sa používajú najmä na detekciu ionizujúceho žiarenia. Toto jednoduché a účinné zariadenie sa zvyčajne skladá z kovového alebo skleneného valca pokovovaného zvnútra a tenkého kovového vlákna natiahnutého pozdĺž osi tohto valca, ktorý je naplnený riedeným plynom. Princíp činnosti je založený na nárazovej ionizácii. Keď ionizujúce žiarenie narazí na steny čítača, elektróny sa z neho vyrazia, pohybujú sa v plyne a zrážajú sa s atómami plynu, vyraďujú elektróny z atómov a vytvárajú kladné ióny a voľné elektróny. Elektrické pole medzi katódou a anódou urýchľuje elektróny na energie, pri ktorých začína nárazová ionizácia. Nastáva lavína iónov, čo vedie k množeniu primárnych nosičov. Pri dostatočne vysokej intenzite poľa sa energia týchto iónov stane dostatočnou na vytvorenie sekundárnych lavín schopných udržať samovybíjanie, čo spôsobí prudké zvýšenie prúdu cez počítadlo.
Nie všetky Geigerove počítadlá dokážu detekovať všetky typy ionizujúceho žiarenia. Primárne sú citlivé na jeden typ žiarenia – alfa, beta alebo gama žiarenie – ale často dokážu do určitej miery detekovať aj iné žiarenie. Napríklad Geigerov počítač SI-8B je určený na registráciu mäkkého beta žiarenia (áno, v závislosti od energie častíc možno žiarenie rozdeliť na mäkké a tvrdé), ale tento senzor je do istej miery citlivý aj na alfa žiarenie a gama žiarenie žiarenia.
Približujúc sa však k dizajnu článku, našou úlohou je vyrobiť čo najjednoduchší, prirodzene prenosný Geigerov počítač, alebo skôr dozimeter. Na výrobu tohto zariadenia sa mi podarilo zohnať iba SBM-20. Tento Geigerov počítač je určený na detekciu tvrdého beta a gama žiarenia. Rovnako ako väčšina ostatných meračov, aj SBM-20 pracuje pri napätí 400 voltov.
Hlavné charakteristiky Geiger-Mullerovho počítadla SBM-20 (tabuľka z referenčnej knihy):
Toto počítadlo má relatívne nízku presnosť merania ionizujúceho žiarenia, ale je dostatočné na zistenie, či dávka žiarenia prekročila dávku prípustnú pre človeka. SBM-20 sa v súčasnosti používa v mnohých dozimetroch pre domácnosť. Na zlepšenie výkonu sa často používa niekoľko rúrok naraz. A pre zvýšenie presnosti merania gama žiarenia sú dozimetre vybavené filtrami beta žiarenia v tomto prípade dozimeter registruje len gama žiarenie, ale pomerne presne.
Pri meraní dávky žiarenia je potrebné zvážiť niekoľko faktorov, ktoré môžu byť dôležité. Aj pri úplnej absencii zdrojov ionizujúceho žiarenia Geigerov počítač vygeneruje určitý počet impulzov. Ide o takzvané pultové pozadie. Patrí sem aj niekoľko faktorov: rádioaktívna kontaminácia materiálov samotného počítadla, spontánna emisia elektrónov z katódy počítadla a kozmické žiarenie. To všetko dáva určitý počet „extra“ impulzov za jednotku času.
Takže schéma jednoduchého dozimetra založeného na počítadle SBM-20 Geiger:
Zostavím obvod na doštičku:
Obvod neobsahuje vzácne diely (samozrejme okrem samotného počítadla) a neobsahuje programovateľné prvky (mikrokontroléry), ktoré vám umožnia zostaviť obvod v krátkom čase bez väčších ťažkostí. Takýto dozimeter však neobsahuje stupnicu a dávka žiarenia sa musí určiť podľa ucha podľa počtu kliknutí. Toto je klasická možnosť. Obvod pozostáva z meniča napätia 9 voltov - 400 voltov.
Čip NE555 obsahuje multivibrátor, ktorého pracovná frekvencia je približne 14 kHz. Ak chcete zvýšiť prevádzkovú frekvenciu, môžete znížiť hodnotu odporu R1 na približne 2,7 kOhm. Bude to užitočné, ak tlmivka, ktorú ste si vybrali (alebo možno tá, ktorú ste vyrobili) vydáva škrípavý zvuk - so zvyšujúcou sa prevádzkovou frekvenciou škrípanie zmizne. Vyžaduje sa induktor L1 s menovitým výkonom 1000 - 4000 µH. Najrýchlejší spôsob, ako nájsť vhodnú tlmivku, je vo výpale energeticky úsporná žiarovka. Takáto tlmivka sa používa v obvode na fotografii vyššie, je navinutá na jadre, ktoré sa zvyčajne používa na výrobu impulzných transformátorov. Tranzistor T1 sa môže použiť s akýmkoľvek iným n-kanálovým tranzistorom s efektom poľa s napätím zdroja odberu najmenej 400 voltov a výhodne viac. Takýto menič bude produkovať iba niekoľko miliampérov prúdu pri napätí 400 voltov, ale to bude stačiť na niekoľkonásobnú prevádzku Geigerovho počítača. Po vypnutí napájania z obvodu bude nabitý kondenzátor C3 pracovať ešte asi 20-30 sekúnd, vzhľadom na jeho malú kapacitu. Supresor VD2 obmedzuje napätie na 400 voltov. Kondenzátor C3 sa musí použiť pre napätie najmenej 400 - 450 voltov.
Ako Ls1 je možné použiť akýkoľvek piezo reproduktor alebo reproduktor. Pri absencii ionizujúceho žiarenia cez odpory R2 – R4 netečie prúd (na fotke je na doske päť odporov, ale ich celkový odpor zodpovedá obvodu). Akonáhle zodpovedajúca častica zasiahne Geigerov počítač, plyn vo vnútri senzora ionizuje a jeho odpor prudko klesá, čo vedie k prúdovému impulzu. Kondenzátor C4 odreže konštantnú časť a do reproduktora odovzdá iba prúdový impulz. Počujeme kliknutie.
V mojom prípade sú ako zdroj energie použité dve dobíjacie batérie zo starých telefónov (dve, keďže potrebný výkon musí byť viac ako 5,5 voltu na spustenie obvodu vzhľadom na použitú základňu prvkov).
Takže obvod funguje, občas cvakne. Teraz ako ho použiť. Najjednoduchšia možnosť je, že to kliká málo – všetko je dobré, kliká často alebo aj nepretržite – zle. Ďalšou možnosťou je približne spočítať počet impulzov za minútu a previesť počet kliknutí na microR/h. Aby ste to dosiahli, musíte si vziať hodnotu citlivosti Geigerovho počítadla z referenčnej knihy. Rôzne zdroje však vždy uvádzajú mierne odlišné údaje. V ideálnom prípade je potrebné vykonať laboratórne merania pre vybraný Geigerov počítač s referenčnými zdrojmi žiarenia. Takže pre SBM-20 sa hodnota citlivosti pohybuje od 60 do 78 impulzov/μR podľa rôzne zdroje a referenčné knihy. Vypočítali sme teda počet impulzov za jednu minútu, potom toto číslo vynásobíme 60, aby sme priblížili počet impulzov za jednu hodinu a toto všetko vydelíme citlivosťou snímača, teda 60 alebo 78 alebo čím je bližšie. do reality a nakoniec dostaneme hodnotu v mikroR/h. Pre spoľahlivejšiu hodnotu je potrebné vykonať niekoľko meraní a vypočítať medzi nimi aritmetický priemer. Horná hranica bezpečných úrovní žiarenia je približne 20 - 25 µR/h. Prípustná hladina je do približne 50 µR/h. Čísla sa môžu v rôznych krajinách líšiť.
P.S. K zamysleniu nad touto témou ma priviedol článok o koncentrácii plynného radónu prenikajúceho do miestností, vody a pod. v rôznych regiónoch krajiny a jej zdrojoch.
Zoznam rádioelementov
| Označenie | Typ | Denominácia | Množstvo | Poznámka | Obchod | Môj poznámkový blok |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Programovateľný časovač a oscilátor | NE555 | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| T1 | MOSFET tranzistor | IRF710 | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| VD1 | Usmerňovacia dióda | 1N4007 | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| VD2 | Ochranná dióda | 1V5KE400CA | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| C1, C2 | Kondenzátor | 10 nF | 2 | Do poznámkového bloku | ||
| C3 | Elektrolytický kondenzátor | 2,7 uF | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| C4 | Kondenzátor | 100 nF | 1 | 400 V |