Μετρητής Geiger - ο κύριος αισθητήρας για τη μέτρηση της ακτινοβολίας. Καταγράφει γάμμα, άλφα, βήτα ακτινοβολία και ακτίνες Χ. Έχει την υψηλότερη ευαισθησία σε σύγκριση με άλλες μεθόδους καταγραφής της ακτινοβολίας, για παράδειγμα, θαλάμους ιονισμού. Αυτός είναι ο βασικός λόγος για τη διαδεδομένη διανομή του. Άλλοι αισθητήρες για τη μέτρηση της ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται πολύ σπάνια. Σχεδόν όλες οι δοσιμετρικές συσκευές παρακολούθησης είναι κατασκευασμένες ακριβώς στους μετρητές Geiger. Παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και υπάρχουν συσκευές διαφόρων επιπέδων: από τα δοσίμετρα στρατιωτικής αποδοχής έως τα κινεζικά καταναλωτικά αγαθά. Τώρα για να αγοράσετε οποιαδήποτε συσκευή μέτρησης της ακτινοβολίας δεν είναι πρόβλημα.
Η παγκόσμια διανομή δοσιμετρικών οργάνων δεν έχει γίνει ακόμη πρόσφατα. Έτσι, το 1986, κατά τη διάρκεια του ατυχήματος του Τσερνομπίλ, αποδείχθηκε ότι ο πληθυσμός απλώς δεν διαθέτει δοσιμετρικές συσκευές αναγνώρισης, οι οποίες, παρεμπιπτόντως, επιδείνωσαν περαιτέρω τις συνέπειες της καταστροφής. Ταυτόχρονα, παρά την εξάπλωση του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου και των κύκλων τεχνικής δημιουργικότητας, οι μετρητές Geiger δεν πωλούνταν σε καταστήματα, οπότε ήταν αδύνατο να κατασκευάζονται σπιτικά δοσιμέτρων.
Ο Geiger μετρά την αρχή εργασίας
Πρόκειται για μια συσκευή ηλεκτροκαυματισμού με εξαιρετικά απλή αρχή λειτουργίας. Ο αισθητήρας ραδιενεργού ακτινοβολίας είναι ένας μεταλλικός ή γυάλινος θάλαμος με μέταλλο γεμάτο με εκκενωμένο αδρανές αέριο. Στο κέντρο της κάμερας υπάρχει ηλεκτρόδιο. Τα εξωτερικά τοιχώματα του θαλάμου συνδέονται με μια πηγή υψηλής τάσης (συνήθως 400 volts). Εσωτερικό ηλεκτρόδιο - σε ευαίσθητο ενισχυτή. Η ιονίζουσα ακτινοβολία (ακτινοβολία) είναι ένα ρεύμα σωματιδίων. Κυριολεκτικά μεταφέρουν ηλεκτρόνια από την κάθοδο υψηλής τάσης στα νημάτια ανόδου. Απλά προκαλεί μια τάση που μπορεί ήδη να μετρηθεί με τη σύνδεση με έναν ενισχυτή.
Η υψηλή ευαισθησία του μετρητή Geiger οφείλεται στο φαινόμενο της χιονοστιβάδας. Η ενέργεια που ο ενισχυτής καταγράφει στην έξοδο δεν είναι η ενέργεια της πηγής ιονίζουσας ακτινοβολίας. Αυτή είναι η ενέργεια της μονάδας τροφοδοσίας υψηλής τάσης του ίδιου του δοσιμέτρου. Ένα διεισδυμένο σωματίδιο μεταφέρει μόνο ένα ηλεκτρόνιο (ενεργειακό φορτίο, το οποίο μετατρέπεται σε ρεύμα που καταγράφεται από το μετρητή). Μεταξύ των ηλεκτροδίων εισήχθη ένα μείγμα αερίων αποτελούμενο από ευγενή αέρια: αργόν, νέον. Έχει σχεδιαστεί για να σβήσει τις εκκενώσεις υψηλής τάσης. Εάν υπάρξει μια τέτοια απαλλαγή, θα είναι ένα ψευδώς θετικό για τον μετρητή. Ένα επόμενο κύκλωμα μέτρησης αγνοεί τέτοιες διαφορές. Επιπλέον, η παροχή ρεύματος υψηλής τάσης πρέπει επίσης να προστατεύεται από αυτά.
Το κύκλωμα τροφοδοσίας στον μετρητή Geiger παρέχει το ρεύμα εξόδου σε πολλές μικροαμίνες σε τάση εξόδου 400 volts. Η ακριβής τιμή της τάσης τροφοδοσίας ορίζεται για κάθε μάρκα του μετρητή σύμφωνα με τις τεχνικές προδιαγραφές.
Ο Geiger υπολογίζει τις ικανότητες, την ευαισθησία, τις καταγεγραμμένες εκπομπές
Με τη βοήθεια ενός μετρητή Geiger, η γάμμα και η βήτα ακτινοβολία μπορούν να καταχωρηθούν και να μετρηθούν με ακρίβεια. Δυστυχώς, δεν μπορείτε να αναγνωρίσετε άμεσα τον τύπο της ακτινοβολίας. Αυτό γίνεται έμμεσα με την εγκατάσταση φραγμών μεταξύ του αισθητήρα και του εξεταζόμενου αντικειμένου ή εδάφους. Οι ακτίνες γάμμα έχουν υψηλή διαπερατότητα και το υπόβαθρό τους δεν αλλάζει. Εάν το δοσιμετρητή ανίχνευσε βήτα βήματος, η τοποθέτηση ενός φράγματος διαχωρισμού, ακόμη και από ένα λεπτό φύλλο μετάλλου, θα εμπόδιζε σχεδόν πλήρως τη ροή βήτα σωματιδίων.
Τα κοινά σύνολα μεμονωμένων δοσιμέτρων DP-22, DP-24 δεν χρησιμοποίησαν μετρητές Geiger. Αντίθετα, εκεί χρησιμοποιήθηκε ένας αισθητήρας θαλάμου ιονισμού, οπότε η ευαισθησία ήταν πολύ χαμηλή. Τα σύγχρονα δοσιμετρικά όργανα στους μετρητές Geiger είναι χιλιάδες φορές πιο ευαίσθητα. Με αυτά, μπορείτε να καταχωρίσετε φυσικές αλλαγές στην ακτινοβολία ηλιακού υποβάθρου.
Ένα αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό του μετρητή Geiger είναι η ευαισθησία του, η οποία είναι δεκάδες ή εκατοντάδες φορές υψηλότερη από το απαιτούμενο επίπεδο. Αν ο μετρητής είναι ενεργοποιημένος σε ένα πλήρως προστατευμένο θάλαμο μολύβδου, θα εμφανιστεί ένα τεράστιο φυσικό υπόβαθρο ακτινοβολίας. Αυτές οι αναγνώσεις δεν αποτελούν ελάττωμα στο σχεδιασμό του ίδιου του μετρητή, το οποίο έχει επαληθευτεί από πολυάριθμες εργαστηριακές δοκιμές. Αυτά τα δεδομένα είναι μια συνέπεια του κοσμικού υποβάθρου της φυσικής ακτινοβολίας. Το πείραμα δείχνει μόνο πόσο ευαίσθητος είναι ο μετρητής Geiger.
Συγκεκριμένα για τη μέτρηση αυτής της παραμέτρου, τα τεχνικά χαρακτηριστικά υποδεικνύουν την τιμή της ευαισθησίας του μετρητή παλμών (παλμοί ανά μικροδευτερόλεπτο). Όσο περισσότεροι από αυτούς τους παλμούς, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία.
Μέτρηση ακτινοβολίας από μετρητή Geiger, κύκλωμα δοσιμετρητή
Το κύκλωμα του δοσιμέτρου μπορεί να χωριστεί σε δύο λειτουργικές μονάδες: μια μονάδα τροφοδοσίας υψηλής τάσης και ένα κύκλωμα μέτρησης. Παροχή υψηλής τάσης - Αναλογική. Η μονάδα μέτρησης σε ψηφιακά δοσιμέτρων είναι πάντα ψηφιακή. Αυτός είναι ένας μετρητής παλμών, ο οποίος εμφανίζει την αντίστοιχη τιμή με τη μορφή αριθμών στην κλίμακα οργάνων. Για να μετρήσετε τη δόση της ακτινοβολίας, είναι απαραίτητο να μετρήσετε τους παλμούς ανά λεπτό, 10, 15 δευτερόλεπτα ή άλλες τιμές. Ο μικροελεγκτής υπολογίζει εκ νέου τον αριθμό των παλμών σε μια συγκεκριμένη τιμή στην κλίμακα του δοσιμέτρου σε τυποποιημένες μονάδες ακτινοβολίας. Εδώ είναι τα πιο κοινά:
- Ακτίνες Χ (συνήθως χρησιμοποιούνται ακτίνες Χ);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Γκρι, χαρούμενος
- πυκνότητα ροής σε μικροβάρους / m2.
Το Sievert είναι η πιο δημοφιλής μονάδα μέτρησης της ακτινοβολίας. Όλα τα πρότυπα συσχετίζονται με αυτήν, δεν απαιτούνται επιπλέον επανυπολογισμοί. Rem - μια μονάδα για τον προσδιορισμό της επίδρασης της ακτινοβολίας σε βιολογικά αντικείμενα.
Σύγκριση του μετρητή Geiger απαλλαγής αερίου με αισθητήρα ακτινοβολίας ημιαγωγού
Ο μετρητής Geiger είναι μια συσκευή εκκένωσης αερίων και η σημερινή τάση της μικροηλεκτρονικής είναι η καθολική διάθεση αυτών. Έχουν αναπτυχθεί δεκάδες παραλλαγές αισθητήρων ακτινοβολίας ημιαγωγών. Το επίπεδο ακτινοβολίας υποβάθρου που καταγράφεται από αυτούς είναι πολύ υψηλότερο από ό, τι για τους μετρητές Geiger. Η ευαισθησία του αισθητήρα ημιαγωγών είναι χειρότερη, αλλά έχει και ένα άλλο πλεονέκτημα - αποδοτικότητα κόστους. Οι ημιαγωγοί δεν απαιτούν ισχύ υψηλής τάσης. Για τα φορητά δοσίμετρα που τροφοδοτούνται με μπαταρία, είναι κατάλληλα. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η καταγραφή των σωματιδίων άλφα. Ο όγκος του αερίου του μετρητή είναι σημαντικά μεγαλύτερος από τον αισθητήρα ημιαγωγού, αλλά οι διαστάσεις του είναι αποδεκτές ακόμη και για τη φορητή τεχνολογία.
Μέτρηση της ακτινοβολίας άλφα, βήτα και γ
Η ακτινοβολία γάμμα είναι η ευκολότερη μέτρηση. Αυτή είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία είναι ένα ρεύμα φωτονίων (το φως είναι επίσης ένα ρεύμα φωτονίων). Σε αντίθεση με το φως, έχει πολύ μεγαλύτερη συχνότητα και πολύ μικρό μήκος κύματος. Αυτό του επιτρέπει να διεισδύσει σε άτομα. Στην πολιτική άμυνα, η ακτινοβολία γάμμα διεισδύει στην ακτινοβολία. Διεισδύει μέσα από τους τοίχους των σπιτιών, των αυτοκινήτων, των διαφόρων δομών και συγκρατείται μόνο από ένα στρώμα γης ή σκυροδέματος αρκετών μέτρων. Η καταγραφή των ποσοτήτων γάμμα γίνεται με τη βαθμολόγηση του δοσιμέτρου σύμφωνα με τη φυσική ακτινοβολία γάμμα του ήλιου. Δεν απαιτούνται πηγές ακτινοβολίας. Είναι κάτι άλλο με ακτινοβολία βήτα και άλφα.
Εάν η ακτινοβολία α (άλφα-ακτινοβολία) είναι ιονίζουσα, προέρχεται από εξωτερικά αντικείμενα, τότε είναι σχεδόν ασφαλής και είναι ρεύμα ατόμων ηλίου. Η περιοχή και η διαπερατότητα αυτών των σωματιδίων είναι μικρή - μερικά μικρόμετρα (μέγιστα χιλιοστά) - ανάλογα με τη διαπερατότητα του μέσου. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, σχεδόν δεν εγγράφεται με μετρητή Geiger. Ταυτόχρονα, η καταγραφή της άλφα ακτινοβολίας είναι σημαντική, καθώς αυτά τα σωματίδια είναι εξαιρετικά επικίνδυνα όταν διεισδύουν μέσα στο σώμα με αέρα, τροφή και νερό. Για τη διάταξή τους οι μετρητές Geiger χρησιμοποιούνται περιορισμένα. Ειδικοί αισθητήρες ημιαγωγών είναι πιο συνηθισμένοι.
Η ακτινοβολία βήτα καταγράφεται τέλεια από ένα μετρητή Geiger, επειδή το σωματίδιο βήτα είναι ένα ηλεκτρόνιο. Μπορεί να πετάξει εκατοντάδες μέτρα στην ατμόσφαιρα, αλλά απορροφάται καλά από μεταλλικές επιφάνειες. Από αυτή την άποψη, ο μετρητής Geiger πρέπει να έχει παράθυρο μαρμαρυγία. Ο μεταλλικός θάλαμος κατασκευάζεται με μικρό πάχος τοιχώματος. Η σύνθεση του εσωτερικού αερίου επιλέγεται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται μικρή πτώση πίεσης. Ένας ανιχνευτής ακτινοβολίας beta τοποθετείται σε έναν απομακρυσμένο καθετήρα. Στην καθημερινή ζωή, τέτοια δοσιμέτρων δεν είναι ευρέως διαδεδομένα. Πρόκειται κυρίως για στρατιωτικά προϊόντα.
Μεμονωμένο δοσιμέτρου με μετρητή Geiger
Αυτή η κατηγορία συσκευών είναι εξαιρετικά ευαίσθητη, σε αντίθεση με τα παλαιότερα μοντέλα με θαλάμους ιονισμού. Αξιόπιστα μοντέλα προσφέρονται από πολλούς εγχώριους κατασκευαστές: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Αυτές είναι όλες οι αυτόνομες συσκευές με έξοδο δεδομένων στην οθόνη σε τυποποιημένες μονάδες. Υπάρχει ένας τρόπος ένδειξης της συσσωρευμένης δόσης ακτινοβολίας, καθώς και της στιγμιαίας στάθμης υποβάθρου.
Μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση είναι ένα πρότυπο οικιακού δοσιμέτρου - πρόθεμα σε ένα smartphone. Τέτοιες συσκευές παράγονται από ξένους κατασκευαστές. Έχουν πλούσιες τεχνικές δυνατότητες, υπάρχει μια λειτουργία αποθήκευσης ενδείξεων, κοστολόγησης, επανυπολογισμού και αθροίσματος ακτινοβολίας για ημέρες, εβδομάδες, μήνες. Μέχρι στιγμής, λόγω του χαμηλού όγκου παραγωγής, το κόστος αυτών των συσκευών είναι αρκετά υψηλό.
Σπιτικά δοσιμετρητές, γιατί χρειάζονται;
Ο μετρητής Geiger είναι ένα συγκεκριμένο στοιχείο του δοσιμέτρου, εντελώς απρόσιτο για ανεξάρτητη παραγωγή. Επιπλέον, βρίσκεται μόνο σε δοσιμέτρες ή πωλείται χωριστά σε ραδιοφωνικά καταστήματα. Εάν είναι διαθέσιμος αυτός ο αισθητήρας, όλα τα άλλα εξαρτήματα του δοσιμέτρου μπορούν να συναρμολογηθούν ανεξάρτητα από τα μέρη διαφόρων καταναλωτικών ηλεκτρονικών: τηλεοράσεις, μητρικές κάρτες κλπ. Περίπου δώδεκα σχέδια προσφέρονται τώρα σε ραδιοερασιτεχνικές περιοχές και φόρουμ. Αξίζει να τα συλλέξετε, καθώς πρόκειται για τις πιο ώριμες επιλογές, έχοντας λεπτομερή σεμινάρια για τη δημιουργία και την προσαρμογή.
Το κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός μετρητή Geiger υπονοεί πάντα μια πηγή υψηλής τάσης. Η τυπική τάση λειτουργίας του μετρητή είναι 400 βολτ. Λαμβάνεται σύμφωνα με το κύκλωμα της γεννήτριας μπλοκαρίσματος και αυτό είναι το πιο πολύπλοκο στοιχείο του κυκλώματος δοσιμέτρου. Η έξοδος του μετρητή μπορεί να συνδεθεί με ενισχυτή χαμηλής συχνότητας και να μετρήσει τα κλικ στο ηχείο. Ένα τέτοιο δοσιμέτρο συναρμολογείται σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, όταν δεν υπάρχει σχεδόν χρόνος για παραγωγή. Θεωρητικά, η έξοδος ενός μετρητή Geiger μπορεί να συνδεθεί με την είσοδο ήχου του οικιακού εξοπλισμού, όπως ένας υπολογιστής.
Τα αυτόνομα κατασκευασμένα δοσιμέτμετρα κατάλληλα για ακριβείς μετρήσεις είναι όλα συναρμολογημένα σε μικροελεγκτές. Δεν απαιτούνται δεξιότητες προγραμματισμού εδώ, καθώς το πρόγραμμα καταγράφεται έτοιμο από την ελεύθερη πρόσβαση. Οι δυσκολίες εδώ είναι χαρακτηριστικές για την ηλεκτρονική παραγωγή στο σπίτι: απόκτηση ενός τυπωμένου κυκλώματος, συγκόλληση ραδιοσυχνοτήτων και κατασκευή της θήκης. Όλα αυτά λύνονται σε ένα μικρό εργαστήριο. Τα αυτοματοποιημένα δοσιμέτρων από μετρητές Geiger γίνονται σε περιπτώσεις όπου:
- Δεν υπάρχει δυνατότητα αγοράς ενός έτοιμου δοσιμέτρου.
- χρειάζονται μια συσκευή με ειδικά χαρακτηριστικά.
- είναι απαραίτητο να μελετηθεί η διαδικασία κατασκευής και ρύθμισης του δοσιμέτρου.
Το οικιακό δοσιμετρητή βαθμονομείται με φυσικό υπόβαθρο με τη βοήθεια άλλου δοσιμέτρου. Εδώ τελειώνει η διαδικασία κατασκευής.
