Contor Geiger - senzorul principal pentru măsurarea radiațiilor. Înregistrează radiații gamma, alfa, beta și raze X. Are cea mai mare sensibilitate în comparație cu alte metode de înregistrare a radiațiilor, de exemplu, camere de ionizare. Acesta este motivul principal al distribuției pe scară largă. Alți senzori pentru măsurarea radiațiilor sunt utilizați foarte rar. Aproape toate dispozitivele dozimetrice de monitorizare sunt construite tocmai pe contoarele Geiger. Sunt produse în cantități mari și există dispozitive de diferite nivele: de la dozimetre militare de acceptare la bunuri de consum din China. Acum, pentru a cumpăra orice dispozitiv pentru măsurarea radiațiilor nu este o problemă.
Distribuția universală a instrumentelor dozimetrice nu a fost încă recent. Deci, până în 1986, în timpul accidentului de la Cernobîl, sa dovedit că populația pur și simplu nu dispune de niciun dispozitiv de recunoaștere dozimetrică, care, de altfel, a agravat și mai mult consecințele dezastrului. În același timp, în ciuda răspândirii radioului de amatori și a cercurilor de creație tehnică, contoarele Geiger nu erau vândute în magazine, făcând astfel imposibilitatea dozimetrilor de casă.
Geiger funcționează principiul de lucru
Acesta este un dispozitiv electrovacuum cu un principiu extrem de simplu de funcționare. Senzorul de radiație radioactivă este o cameră metalică sau din sticlă cu metalizare plină cu gaz inert descărcat. În centrul camerei apar un electrod. Pereții exteriori ai camerei sunt conectați la o sursă de tensiune ridicată (de obicei 400 volți). Electrod intern - la un amplificator sensibil. Radiația ionizantă (radiația) este un flux de particule. Ei transferă literalmente electroni de la catodul de înaltă tensiune la filamentele anodice. Induce pur și simplu o tensiune care poate fi deja măsurată prin conectarea la un amplificator.
Sensibilitatea ridicată a contorului Geiger se datorează efectului de avalanșă. Energia pe care amplificatorul o înregistrează la ieșire nu este energia sursei de radiație ionizantă. Aceasta este energia sursei de alimentare de înaltă tensiune a dozimetrului în sine. O particulă penetrantă transferă doar un electron (încărcătura de energie, care se transformă într-un curent, înregistrat de contor). Între electrozii a fost introdus un amestec de gaz format din gaze nobile: argon, neon. Acesta este conceput pentru a stinge descărcările de înaltă tensiune. Dacă se produce o astfel de descărcare, va fi un fals pozitiv pentru contor. Un circuit de măsurare ulterioară ignoră astfel de valori excepționale. În plus, sursa de alimentare de înaltă tensiune trebuie protejată de asemenea.
Circuitul de putere al contorului Geiger furnizează curentul de ieșire în mai multe microamperi la o tensiune de ieșire de 400 volți. Valoarea exactă a tensiunii de alimentare este stabilită pentru fiecare marcă a contorului conform specificațiilor sale tehnice.
Geiger contorizează capacitățile, sensibilitatea, emisiile înregistrate
Cu ajutorul unui contor Geiger, radiația gamma și beta poate fi înregistrată și măsurată cu exactitate. Din nefericire, nu puteți recunoaște direct tipul de radiații. Acest lucru se face indirect prin instalarea de bariere între senzor și obiectul sau terenul examinat. Razele gamma au permeabilitate ridicată, iar fundalul lor nu se schimbă. Dacă dozimetrul detectează radiații beta, instalarea unei barieri de separare, chiar și dintr-o foaie subțire de metal, ar bloca aproape complet fluxul de particule beta.
Seturile comune de dozimetre individuale DP-22, DP-24 nu au utilizat contoarele Geiger. În schimb, acolo a fost utilizat un senzor al camerei de ionizare, astfel încât sensibilitatea a fost foarte scăzută. Instrumentele dozimetrice moderne pe contoarele Geiger sunt de mii de ori mai sensibile. Cu acestea, puteți înregistra schimbări naturale în radiația solară de fundal.
O caracteristică remarcabilă a contorului Geiger este sensibilitatea acestuia, care este de zeci sau sute de ori mai mare decât nivelul necesar. Dacă contorul este pornit într-o cameră de plumb complet protejată, acesta va prezenta un fond imens de radiații naturale. Aceste citiri nu reprezintă un defect în proiectarea contorului propriu-zis, care a fost verificat prin numeroase teste de laborator. Aceste date sunt o consecință a fondului cosmic cosmic de radiații. Experimentul arată doar cât de sensibil este contorul Geiger.
În mod specific pentru măsurarea acestui parametru, caracteristicile tehnice indică valoarea sensibilității contorului de puls impuls (impulsuri pe microsecundă). Cu cât sunt mai multe dintre aceste impulsuri, cu atât este mai mare sensibilitatea.
Măsurare prin radiație de către contorul Geiger, circuit dozimetru
Circuitul dozimetru poate fi împărțit în două module funcționale: o unitate de alimentare de înaltă tensiune și un circuit de măsurare. Alimentare de înaltă tensiune - analog. Modulul de măsurare al dozimetrelor digitale este întotdeauna digital. Acesta este un contor de impulsuri, care afișează valoarea corespunzătoare sub formă de numere de pe scala instrumentului. Pentru a măsura doza de radiație, este necesar să numărați impulsurile pe minut, 10, 15 secunde sau alte valori. Microcontrolerul recalculează numărul de impulsuri la o valoare specifică pe scara dozimetrului în unitățile standard de radiație. Iată cele mai frecvente:
- Raze X (utilizate în mod obișnuit cu raze X);
- Sievert (microzivert - mSv);
- Baer;
- Gray, bucuros
- debitul de debit în microunde / m2.
Sievert este cea mai populară unitate de măsură a radiațiilor. Toate normele sunt corelate cu aceasta, nu sunt necesare recalculații suplimentare. Rem - unitate pentru determinarea efectului radiației asupra obiectelor biologice.
Compararea contorului Geiger cu descărcare în gaz cu un senzor de radiație semiconductor
Contorul Geiger este un dispozitiv de descărcare a gazelor, iar tendința actuală a microelectronicii este eliminarea universală a acestora. S-au dezvoltat zeci de variante de senzori de radiație semiconductoare. Nivelul de radiații de fond înregistrat de ei este mult mai mare decât pentru contoarele Geiger. Sensibilitatea senzorului de semiconductor este mai rău, dar are și un alt avantaj - rentabilitatea. Semiconductorii nu necesită o putere de înaltă tensiune. Pentru dozimetrele portabile alimentate cu baterii, acestea sunt foarte potrivite. Un alt avantaj este înregistrarea particulelor alfa. Volumul de gaz al contorului este substanțial mai mare decât senzorul de semiconductor, dar totuși dimensiunile sale sunt acceptabile chiar și pentru tehnologia portabilă.
Măsurarea radiației alfa, beta și gamma
Gama radiațiilor este cea mai ușor de măsurat. Aceasta este radiația electromagnetică, care este un flux de fotoni (lumina este, de asemenea, un flux de fotoni). Spre deosebire de lumină, are o frecvență mult mai mare și o lungime de undă foarte scurtă. Acest lucru îi permite să pătrundă atomi. În apărarea civilă, radiația gamma este o radiație penetrantă. Pătrunde prin pereți de case, autoturisme, diverse structuri și este reținută doar de un strat de pământ sau beton de câțiva metri. Înregistrarea quanta-ului gamma se realizează cu gradarea dozimetrului în funcție de radiația naturală a soarelui. Nu sunt necesare surse de radiații. Este un alt lucru cu radiații beta și alfa.
Dacă radiația α (radiația alfa) este ionizantă, ea provine din obiecte externe, atunci este aproape sigură și este un flux de atomi de heliu. Gama și permeabilitatea acestor particule este mică - câțiva micrometri (maxim milimetri) - în funcție de permeabilitatea mediului. Din cauza acestei caracteristici, aproape că nu se înregistrează cu un contor Geiger. În același timp, înregistrarea radiației alfa este importantă, deoarece aceste particule sunt extrem de periculoase atunci când pătrund în interiorul corpului cu aer, alimente și apă. Pentru decretul lor, contoarele Geiger sunt utilizate limitate. Senzorii de semiconductori specifici sunt mai obișnuiți.
Semnalul beta este perfect înregistrat de un contor Geiger, deoarece particula beta este un electron. Acesta poate zbura sute de metri în atmosferă, dar este bine absorbit de suprafețele metalice. În acest sens, contorul Geiger trebuie să aibă o fereastră de mică. Camera metalică este realizată cu o grosime mică a peretelui. Compoziția gazului intern este selectată astfel încât să se asigure o scădere mică a presiunii. Un detector de radiații beta este amplasat pe o sondă la distanță. În viața de zi cu zi, astfel de dozimetre nu sunt larg răspândite. Acestea sunt în principal produse militare.
Dozimetru individual cu contor Geiger
Această clasă de dispozitive este extrem de sensibilă, spre deosebire de modelele vechi cu camere de ionizare. Modele fiabile sunt oferite de mulți producători autohtoni: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Acestea sunt toate dispozitivele stand-alone cu ieșire de date pe ecran în unități standard. Există un mod de indicare a dozei acumulate de radiație, precum și a nivelului de fond instantaneu.
O direcție promițătoare este un prefix de uz casnic pentru un smartphone. Astfel de dispozitive sunt produse de producători străini. Au capacități tehnice bogate, există o funcție de stocare a indicațiilor, costuri, recalculare și sumare a radiațiilor pentru zile, săptămâni, luni. Până în prezent, datorită volumului redus de producție, costul acestor dispozitive este destul de ridicat.
Dozimetre de uz casnic, de ce sunt necesare?
Contorul Geiger este un element specific al dozimetrului, complet inaccesibil pentru producția independentă. În plus, se găsește numai în dozimetre sau se vinde separat în magazine radio. Dacă acest senzor este disponibil, toate celelalte componente ale dozimetrului pot fi asamblate independent de componente ale diferitelor electronice de consum: televizoare, plăci de bază, etc. Despre o duzină de modele sunt acum oferite pe site-uri și forumuri de radio amatori. Merită să le colectați, deoarece acestea sunt cele mai mature opțiuni, având tutoriale detaliate pentru înființare și ajustare.
Circuitul pentru pornirea unui contor Geiger implică întotdeauna o sursă de tensiune înaltă. Tensiunea de funcționare tipică a contorului este de 400 volți. Se obține conform circuitului generatorului de blocare și acesta este cel mai complex element al circuitului dozimetru. Ieșirea contorului poate fi conectată la un amplificator de joasă frecvență și poate conta pe clicurile din difuzor. Un astfel de dozimetru este asamblat în caz de urgență, când nu există practic timp pentru producție. Teoretic, ieșirea unui contor Geiger poate fi conectată la intrarea audio a echipamentului de uz casnic, cum ar fi un computer.
Dozimetre de sine potrivite pentru măsurători exacte sunt asamblate pe microcontrolere. Abilitățile de programare nu sunt necesare aici, deoarece programul este înregistrat gata de accesul liber. Dificultățile de aici sunt tipice pentru producția electronică de acasă: obținerea unei plăci de circuite imprimate, lipirea componentelor radio și realizarea cazului. Toate acestea sunt rezolvate într-un mic atelier. Dozimetrele automate realizate de la contoarele Geiger sunt realizate în cazurile în care:
- Nu există nicio posibilitate de a cumpăra un dozimetru gata realizat;
- au nevoie de un dispozitiv cu caracteristici speciale;
- este necesar să se studieze procesul de construire și ajustare a dozimetrului.
Dozimetrul de casă este calibrat pe fundalul natural cu ajutorul unui alt dozimetru. Aici se termină procesul de construcție.
