Geigerov brojač - glavni senzor za mjerenje zračenja. On registrira gama, alfa, beta zračenje i rendgenske zrake. Ima najveću osjetljivost u usporedbi s drugim metodama snimanja zračenja, primjerice ionizacijske komore. To je glavni razlog njezine široke rasprostranjenosti. Ostali senzori za mjerenje zračenja koriste se vrlo rijetko. Gotovo svi uređaji za dozimetrijski nadzor izgrađeni su upravo na Geigerovim brojačima. Proizvode se u velikim količinama, a postoje i uređaji različitih razina: od vojnih dozimetara do kineske robe široke potrošnje. Sada kupiti bilo koji uređaj za mjerenje zračenja nije problem.
Opća distribucija dozimetrijskih instrumenata još nije nedavno. Tako se 1986., tijekom černobilske nesreće, pokazalo da stanovništvo jednostavno nema dozimetrijske izviđačke naprave, što je, usput rečeno, dodatno pogoršalo posljedice katastrofe. U isto vrijeme, unatoč širenju amaterskog radija i krugova tehničke kreativnosti, Geigerovi pultovi nisu se prodavali u prodavaonicama, pa je izrada domaćih dozimetara bila nemoguća.
Princip rada Geigerovih brojača
To je elektrovakuumski uređaj s iznimno jednostavnim principom rada. Senzor radioaktivnog zračenja je metalna ili staklena komora s metalizacijom ispunjenom ispuštenim inertnim plinom. U središtu fotoaparata nalazi se elektroda. Vanjski zidovi komore spojeni su na izvor visokog napona (obično 400 volti). Unutarnja elektroda - na osjetljivo pojačalo. Ionizirajuće zračenje (zračenje) je tok čestica. Oni doslovno prenose elektrone iz katode visokog napona u anodna vlakna. To jednostavno inducira napon koji se već može mjeriti spajanjem na pojačalo.
Visoka osjetljivost Geigerovog brojača posljedica je lavinskog učinka. Energija koju pojačalo registrira na izlazu nije energija izvora ionizirajućeg zračenja. To je energija visokonaponske jedinice za napajanje samog dozimetra. Provaljena čestica samo prenosi elektron (energetski naboj, koji se pretvara u struju, zabilježenu pomoću mjerača). Između elektroda je uvedena plinska mješavina koja se sastoji od plemenitih plinova: argona, neona. Dizajniran je za gašenje visokonaponskih pražnjenja. Ako dođe do takvog pražnjenja, to će biti lažno pozitivno za brojač. Naknadni mjerni krug zanemaruje takve outliere. Osim toga, visokonaponsko napajanje također mora biti zaštićeno od njih.
Strujni krug u Geigerovu brojaču osigurava izlaznu struju u nekoliko mikroampere pri izlaznom naponu od 400 volti. Točna vrijednost napona napajanja postavlja se za svaku marku brojila u skladu s njegovom tehničkom specifikacijom.
Geigerov brojač mogućnosti, osjetljivost, snimljene emisije
Uz pomoć Geigerovog brojača može se registrirati i točno izmjeriti gama i beta zračenje. Nažalost, ne možete izravno prepoznati vrstu zračenja. To se postiže neizravno postavljanjem barijera između senzora i objekta ili terena koji se ispituje. Gama zrake imaju visoku propusnost, a njihova pozadina se ne mijenja. Ako je dozimetar otkrio beta zračenje, ugradnja separacijske barijere, čak i iz tankog sloja metala, gotovo bi potpuno blokirala protok beta čestica.
Zajedničke skupine pojedinačnih dozimetara DP-22, DP-24 nisu koristile Geigerove brojače. Umjesto toga, korišten je senzor za ionizacijsku komoru, tako da je osjetljivost bila vrlo niska. Moderni dozimetrijski instrumenti na Geigerovim brojačima tisućama su puta osjetljiviji. S njima možete registrirati prirodne promjene sunčevog zračenja.
Izvanredna značajka Geigerovog brojača je njegova osjetljivost, koja je desetaka ili stotina puta veća od potrebne razine. Ako je mjerač uključen u potpuno zaštićenoj olovnoj komori, pokazat će ogromnu prirodnu pozadinu zračenja. Ta očitanja nisu defekt u dizajnu samog mjerila, što je potvrđeno brojnim laboratorijskim ispitivanjima. Takvi su podaci posljedica prirodne kozmičke pozadine zračenja. Eksperiment samo pokazuje koliko je Geigerov brojač osjetljiv.
Posebno za mjerenje ovog parametra, tehničke karakteristike ukazuju na vrijednost osjetljivosti brojača impulsnog impulsa (impulsi po mikrosekundi). Što je više tih impulsa, to je veća osjetljivost.
Mjerenje zračenja pomoću Geigerovog brojača, krug dozimetra
Krug dozimetra može se podijeliti u dva funkcionalna modula: visokonaponsko napajanje i mjerni krug. Visokonaponsko napajanje - analogno. Mjerni modul digitalnih dozimetara je uvijek digitalni. To je brojač impulsa koji prikazuje odgovarajuću vrijednost u obliku brojeva na skali instrumenta. Za mjerenje doze zračenja potrebno je brojati impulse u minuti, 10, 15 sekundi ili drugim vrijednostima. Mikrokontroler preračunava broj impulsa na određenu vrijednost na skali dozimetra u standardnim jedinicama zračenja. Evo najčešćih:
- X-zrakama (obično se koristi rendgenski snimak);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Gray, drago mi je
- gustoća protoka u mikrotočkama / m2.
Sievert je najpopularnija jedinica za mjerenje zračenja. Sve norme su povezane s njom, nisu potrebni nikakvi dodatni rekalkulacije. Rem - jedinica za određivanje utjecaja zračenja na biološke objekte.
Usporedba plinskog Geigerovog brojača s poluvodičkim zračnim senzorom
Geigerov brojač je uređaj za pražnjenje plina, a trenutni trend mikroelektronike je njihovo univerzalno zbrinjavanje. Razvijeno je više desetaka varijanti poluvodičkih senzora zračenja. Razina pozadinskog zračenja koju su zabilježili mnogo je viša nego za Geigerove brojače. Osjetljivost poluvodičkog senzora je lošija, ali ima još jednu prednost - isplativost. Poluvodiči ne zahtijevaju visoki napon. Za prijenosne dozimetre s baterijskim napajanjem, oni su prikladni. Još jedna prednost je registracija alfa čestica. Volumen plina u metru je znatno veći od poluvodičkog senzora, ali su ipak njegove dimenzije prihvatljive čak i za prijenosnu tehnologiju.
Mjerenje alfa, beta i gama zračenja
Gama zračenje je najlakše izmjeriti. To je elektromagnetsko zračenje, koje je tok fotona (svjetlost je i tok fotona). Za razliku od svjetla, ima mnogo veću frekvenciju i vrlo kratku valnu duljinu. To mu omogućuje da prodre u atome. U civilnoj obrani, gama zračenje je prodorno zračenje. Ona prodire kroz zidove kuća, automobila, raznih struktura i zadržava se samo slojem zemlje ili betona od nekoliko metara. Registracija gama kvanta provodi se pomoću stupnjevanja dozimetra prema prirodnom gama zračenju sunca. Nisu potrebni izvori zračenja. To je sasvim druga stvar s beta i alfa zračenjem.
Ako je zračenje α (alfa-zračenja) ionizirajuće, ono dolazi iz vanjskih objekata, tada je gotovo sigurno i potoci atoma helija. Raspon i propusnost tih čestica je mala - nekoliko mikrometara (maksimalno milimetara) - ovisno o propusnosti medija. Zbog ove značajke gotovo se ne registrira s Geigerovim brojačem. Istodobno je važna i registracija alfa zračenja, budući da su te čestice izuzetno opasne kada prodiru u tijelo zrakom, hranom i vodom. Za njihovu odluku Geigerovi brojači se koriste ograničeno. Posebni poluvodički senzori su češći.
Beta zračenje se savršeno snima pomoću Geigerovog brojača, jer je beta čestica elektron. Može letjeti stotinama metara u atmosferi, ali se dobro apsorbira metalnim površinama. U tom smislu, Geigerov brojač mora imati prozor od liskuna. Metalna komora je izrađena s malom debljinom stijenke. Sastav unutarnjeg plina se bira na takav način da se osigura mali pad tlaka. Detektor beta zračenja nalazi se na daljinskoj sondi. U svakodnevnom životu takvi dozimetri nisu široko rasprostranjeni. To su uglavnom vojni proizvodi.
Pojedinačni dozimetar s Geigerovim brojačem
Ova klasa uređaja je vrlo osjetljiva, za razliku od starijih modela s ionizacijskim komorama. Pouzdane modele nude mnogi domaći proizvođači: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". To su svi samostalni uređaji s izlazom podataka na zaslon u standardnim jedinicama. Postoji način pokazivanja akumulirane doze zračenja i trenutne razine pozadine.
Obećavajući smjer je kućni dozimetrijski prefiks za pametni telefon. Takve uređaje proizvode inozemni proizvođači. Imaju bogate tehničke mogućnosti, postoji funkcija pohranjivanja indikacija, obračuna troškova, preračunavanja i zbrajanja zračenja za dane, tjedne, mjesece. Do sada, zbog niskih količina proizvodnje, cijena tih uređaja je prilično visoka.
Domaći dozimetri, zašto su potrebni?
Geigerov brojač je specifičan element dozimetra, potpuno nedostupan za samostalnu proizvodnju. Osim toga, može se naći samo u dozimetrima ili se prodaje odvojeno u radio trgovinama. Ako je ovaj senzor dostupan, sve ostale komponente dozimetra mogu se sastaviti neovisno od dijelova raznih potrošačkih elektronika: televizora, matičnih ploča, itd. Sada se na amaterskim radijskim stranicama i forumima nudi desetak dizajna. Vrijedi ih skupiti, jer su to najzrelije opcije, s detaljnim uputama za postavljanje i podešavanje.
Sklop za uključivanje Geigerovog brojača uvijek uključuje izvor visokog napona. Tipični radni napon brojila je 400 volti. Dobiva se prema bloku generatora za blokiranje, a to je najsloženiji element kruga dozimetra. Izlaz brojača može se priključiti na niskofrekventno pojačalo i brojati klikove u zvučniku. Takav je dozimetar sastavljen u slučaju nužde, kada praktički nema vremena za proizvodnju. Teoretski, izlaz Geigerovog brojača može se spojiti na audio ulaz kućne opreme, kao što je računalo.
Samodostupni dozimetri prikladni za točna mjerenja svi su sastavljeni na mikrokontrolerima. Programske vještine ovdje nisu potrebne jer je program snimljen spreman iz slobodnog pristupa. Ovdje su poteškoće tipične za kućnu elektroničku proizvodnju: dobivanje tiskane pločice, lemljenje radio komponenti i izrada kućišta. Sve je to riješeno u maloj radionici. Samostojeći dozimetri s Geigerovih brojača izrađuju se u slučajevima kada:
- Ne postoji mogućnost kupnje gotovog dozimetra;
- treba uređaj s posebnim značajkama;
- potrebno je proučiti proces izgradnje i podešavanja dozimetra.
Domaći dozimetar kalibriran je na prirodnoj pozadini uz pomoć drugog dozimetra. Ovdje se završava proces izgradnje.
