Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия счетчика Гейгера

Принцип действия счетчика Гейгера

Счетчик Гейгера — это специальный аппарат, который применяется для поиска и измерения уровня ионизированного излучения. Проще говоря, этот прибор предназначен для измерения радиоактивного фона. Его можно встретить не только на специальных предприятиях, но и в бытовых условиях.

Схема и принцип работы счетчика

Чтобы понять, как работает счетчик Гейгера, нужно сначала изучить его конструкцию. Он выполняется в виде герметично запаянной гильзы, изготовленной из стекла или металла. Из нее откачивают весь воздух и заменяют его инертным газом с примесью спиртовых соединений или галогена. Для этого применяются следующие виды веществ:

  • неон;
  • аргон;
  • смесь из двух газов.

Внутри гильзы находятся коаксиально расположенные элементы. Они представляют собой электроды, с помощью которых и происходит измерение. Один из них играет роль анода, к нему подключается напряжение со знаком плюс, а другой — это катод, к которому подключена минусовая клемма.

Принцип работы счетчика Гейгера основывается на прохождении ионизирующих частиц через инертный газ, который находится под воздействием поля большого напряжения. Это приводит к образованию свободных электронов, направляющихся к аноду. К катоду при этом перемещаются ионы газа. За счет этого образуется электрический разряд. При его прохождении через счетчик импульсов определяется количество радиации, попавшей в трубку.

Именно поэтому счетчик Гейгера трещит во время измерений. Чем больше ионизирующих частиц, тем больше импульсов фиксируют электроды. Именно их слышно при работе этого датчика.

Виды счетчика Гейгера

Устройства представлены в двух вариантах:

  • Цилиндрические. Этот вид производится с использованием металлической гофрированной трубки с тонкими стенками. Рифленая поверхность придает гильзе дополнительный показатель жесткости, чтобы она была максимально устойчива к атмосферному давлению и не деформировалась. Торцы трубки оборудуются изоляторами для создания герметичности. Они сделаны из стекла и пластмассы термореактивного вида. На них расположены выводы для подключения плат прибора. Такой счетчик Гейгера-Мюллера применяется для регистрации как бета, так и гамма лучей.
  • Торцевые или плоские. Этот вид устройства регистрирует еще и на альфа излучение, которое отличается меньшей проходимостью частиц. Конструкция корпуса плоская. В нем есть окно из слюды, обеспечивающее лучшую проходимость частиц.

Счетчиками Гейгера можно просто и быстро найти источник ионизированного излучения и внутри помещений, и на открытой местности. Это довольно дешевые, но надежные и эффективные датчики, поэтому широко используются в таких приборах, как дозиметры. С их помощью можно проверить на радиацию:

  • стройматериалы:
  • одежду;
  • технику;
  • мебель;
  • продукты питания.

Какие параметры нужно учитывать при выборе счетчика

Устройство счетчика Гейгера позволяет определять уровень излучения с большой точностью. Но чтобы сделать правильный выбор, пользователь должен знать технические параметры разных моделей, их режимы работы, достоинства и недостатки:

  • Чувствительность. Этот параметр оценивается по соотношению количества микрорентген к числу импульсов, вызываемых излучением. Чувствительность может сильно варьироваться в зависимости от вида источника.
  • Площадь рабочей зоны. Этот показатель влияет на размеры устройства. Бытовой счетчик Гейгера имеет небольшие размеры, промышленные отличаются более внушительными габаритами. Чем обширнее площадь рабочей зоны, тем больше активных частиц сможет регистрировать прибор.
  • Рабочее напряжение. Этот показатель влияет на рабочие характеристики устройства. Среднее значение составляет 400 В.
  • Рабочая температура. Для моделей, которые разрешено использовать в общем применении, этот показатель находится в диапазоне от −50 до +70 градусов. Этот параметр очень важен, так как датчик используется в различных условиях, например, в реакторе, где температура может достигать высоких значений.
  • Рабочий ресурс. Он в среднем равен одному миллиарду улавливаемых импульсов. Этот параметр считается только в случае, когда аппарат включен и фиксирует частицы. При отсутствии воздействия напряжения или просто при хранении рабочий ресурс не уменьшается.
  • Мертвое время. Этот показатель указывает на период неактивности оборудования после срабатывания от уловленной частицы. Как правило, это значение равняется 10 микросекундам. Именно этот показатель влияет на то, что датчик может зашкалить и не отреагировать вовремя. Поэтому приборы необходимо закрывать свинцовыми экранами.
Читайте так же:
Счетчик sensus с импульсным выходом

Все эти факторы указывают на правильную работу датчика и возможность его выбора для решения тех или иных поставленных задач. Счетчик Гейгера, благодаря своему принципу действия, применяется для изучения и контроля радиационного фона на АЭС, в радиоэкологии, медицине, быту, гражданской обороне, лабораторных и научных исследованиях и во многих других случаях.

Раньше счетчиками Гейгера радиация измерялась в рентгенах (Р). Сейчас используют обозначение по системе СИ, поэтому экспозиционная доза выражается в кулонах на килограмм. Чтобы пересчитать ее в рентгены, можно использовать уравнение: 1 Кл/кг = 3876 Р.

В радиационных измерениях основными понятиями являются доза и мощность. Первый показатель — это количество элементарных зарядов, образовавшихся в ходе ионизации вещества. Под мощностью подразумевают скорость образования дозы за единицу времени. Для организма опасна даже минимальная доза, она способна проявить себя отдаленными последствиями. По данным ВОЗ радиационные излучения — одна из основных причин онкологических заболеваний.

Видео по теме

Принцип действия счетчика Гейгера и современные дозиметры

Изобретенный еще в 1908 г. немецким физиком Гансом Вильгельмом Гейгером прибор, способный определить ионизирующее излучение, широко используется и в наши дни. Причиной тому является высокая чувствительность устройства, его возможность регистрировать самые различные излучения. Простота эксплуатации и дешевизна позволяют купить счетчик Гейгера любому человеку, решившему самостоятельно измерить уровень радиации в любое время и в любом месте. Что же это за прибор и как он работает?

Принцип действия счетчика Гейгера

По своей конструкции счетчик Гейгера довольно прост. В герметизированный баллон с двумя электродами закачивается газовая смесь, состоящая из неона и аргона, которая легко ионизируется. На электроды подается высокое напряжение (порядка 400В), которое само по себе никаких разрядных явлений не вызывает до того самого момента, пока в газовой среде прибора не начнется процесс ионизации. Появление пришедших извне частиц приводит к тому, что первичные электроны, ускоренные в соответствующем поле, начинают ионизировать иные молекулы газовой среды. В результате под воздействием электрического поля происходит лавинообразное создание новых электронов и ионов, которые резко увеличивают проводимость электронно-ионного облака. В газовой среде счетчика Гейгера происходит разряд. Количество импульсов, возникающих в течение определенного промежутка времени, прямо пропорционально количеству фиксируемых частиц. Таков в общих чертах принцип работы счетчика Гейгера.

Обратный процесс, в результате которого газовая среда возвращается в исходное состояние, происходит сам собой. Под воздействием галогенов (обычно используется бром или хлор) в данной среде происходит интенсивная рекомбинация зарядов. Процесс этот происходит значительно медленнее, а потому время, необходимое для восстановления чувствительности счетчика Гейгера, – очень важная паспортная характеристика прибора.

Читайте так же:
Как сделать перепрограммирование счетчика

Несмотря на то что принцип действия счетчика Гейгера довольно прост, он способен реагировать на ионизирующие излучения самых различных видов. Это &alpha—, &beta—, &gamma—, а также рентгеновское, нейтронное и ультрафиолетовое излучения. Все зависит от конструкции прибора. Так, входное окно счетчика Гейгера, способного регистрировать &alpha— и мягкое &beta—излучения, выполняется из слюды толщиной от 3 до 10 микрон. Для обнаружения рентгеновского излучения его изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового – из кварца.

Где применяется счетчик Гейгера

Принцип действия счетчика Гейгера положен в основу работы большинства современных дозиметров. Эти небольшие приборы, имеющие относительно невысокую стоимость, отличаются довольно высокой чувствительностью и способны выводить результаты в удобных для восприятия единицах измерения. Простота их использования позволяет эксплуатировать эти приборы даже тем, кто имеет весьма отдаленные понятия о дозиметрии.

По своим возможностям и точности измерений дозиметры бывают профессиональные и бытовые. При помощи них можно своевременно и эффективно определить имеющийся источник ионизированного излучения как на открытой местности, так и внутри помещений.

Эти приборы, использующие в своей работе принцип действия счетчика Гейгера, могут своевременно подать сигнал опасности как при помощи визуальных, так и звуковых или вибросигналов. Так, можно всегда проконтролировать продукты питания, одежду, обследовать мебель, технику, стройматериалы и т. д. на предмет отсутствия вредных для организма человека излучений.

Экспериментальные методы исследования частиц. Счетчик Гейгера. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемАртем Лядов

Похожие презентации

Презентация на тему: » Экспериментальные методы исследования частиц. Счетчик Гейгера.» — Транскрипт:

1 Экспериментальные методы исследования частиц. Счетчик Гейгера

2 Ганс Гейгер Ганс Гейгер Немецкий физик-экспериментатор Ганс Вильгельм Гейгер родился в Нейштадте. Окончил Эрлангенский университет; в 1906 г. получил там же степень доктора философии. Немецкий физик-экспериментатор Ганс Вильгельм Гейгер родился в Нейштадте. Окончил Эрлангенский университет; в 1906 г. получил там же степень доктора философии.

3 Продолжение биографии В гг. работал в Манчестерском университете, в и гг. – в Физико- техническом институте в Берлине. В гг. – профессор и директор Физического института Кильского университета, в гг. – Тюбингенского. С 1936 г. – профессор Технического университета в Берлине. В гг. работал в Манчестерском университете, в и гг. – в Физико- техническом институте в Берлине. В гг. – профессор и директор Физического института Кильского университета, в гг. – Тюбингенского. С 1936 г. – профессор Технического университета в Берлине.

5 Родился в Мюнхене в католической семье чиновника жандармерии Алоиза Мюллера ( ). С 1906 года учился в начальной школе в Ингольштадте, после окончания которой родители отправили его в рабочую школу вШробенхаузене. В 1908 году он был переведён в школу города Крумбаха. Родился в Мюнхене в католической семье чиновника жандармерии Алоиза Мюллера ( ). С 1906 года учился в начальной школе в Ингольштадте, после окончания которой родители отправили его в рабочую школу вШробенхаузене. В 1908 году он был переведён в школу города Крумбаха.Мюнхене годаИнгольштадтеШробенхаузене1908 годуКрумбахаМюнхене годаИнгольштадтеШробенхаузене1908 годуКрумбаха

6 Продолжение биографии В 1914 году Мюллер стал учеником- подмастерьем на баварском авиационном заводе в Мюнхене. В 1917 году ушел добровольцем на фронт. Служил военным летчиком. В 1919 году был уволен в запас. В 1914 году Мюллер стал учеником- подмастерьем на баварском авиационном заводе в Мюнхене. В 1917 году ушел добровольцем на фронт. Служил военным летчиком. В 1919 году был уволен в запас.1914 году1917 году1919 году1914 году1917 году1919 году

Читайте так же:
Счетчик меркурий программа для чтения данных

7 Служба в полиции В 1919 году Мюллер поступил на службу в баварскую полицию и десять лет работал ассистентом в дирекции полиции в Мюнхене. В 1919 году Мюллер поступил на службу в баварскую полицию и десять лет работал ассистентом в дирекции полиции в Мюнхене.1919 году1919 году В 1929 году секретарь полиции. Специализация: борьба с коммунистами. В 1929 году секретарь полиции. Специализация: борьба с коммунистами.1929 году1929 году В 1933 году инспектор политического отдела. В 1933 году инспектор политического отдела.1933 году1933 году

8 Счетчик Гейгера Широкое применение счетчика Гейгера Мюллера объясняется высокой чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения, сравнительной простотой и дешевизной установки Широкое применение счетчика Гейгера Мюллера объясняется высокой чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения, сравнительной простотой и дешевизной установки Счетчик был изобретен в 1908 году Гейгером и усовершенствован Мюллером. Чувствительность счётчика определяется составом газа, его объёмом и материалом (и толщиной) его стенок. Счетчик был изобретен в 1908 году Гейгером и усовершенствован Мюллером. Чувствительность счётчика определяется составом газа, его объёмом и материалом (и толщиной) его стенок.

9 Принцип действия прибора Счетчик Гейгера состоит из металлического цилиндра, являющегося катодом, и натянутой вдоль его оси тонкой проволочки – анода. Счетчик Гейгера состоит из металлического цилиндра, являющегося катодом, и натянутой вдоль его оси тонкой проволочки – анода. Катод и анод через сопротивление R присоединены к источнику высокого напряжения ( В ), благодаря чему в пространстве между электродами возникает сильное электрическое поле. Оба электрода помещают в герметичную стеклянную трубку, заполненную разреженным газом. Катод и анод через сопротивление R присоединены к источнику высокого напряжения ( В ), благодаря чему в пространстве между электродами возникает сильное электрическое поле. Оба электрода помещают в герметичную стеклянную трубку, заполненную разреженным газом.

10 Если напряженность электрического поля достаточно велика, то электроны на длине свободного пробега приобретают достаточно большую энергию и тоже ионизируют атомы газа, образуя новые поколения ионов и электронов, которые могут принять участие в ионизации. Если напряженность электрического поля достаточно велика, то электроны на длине свободного пробега приобретают достаточно большую энергию и тоже ионизируют атомы газа, образуя новые поколения ионов и электронов, которые могут принять участие в ионизации. В трубке образуется электрон — ионная лавина, в результате чего происходит кратковременное и резкое возрастание силы тока в цепи и напряжения сопротивлении R. Этот импульс напряжения, свидетельствующий о попадании в счетчик частицы, регистрируется специальным устройством. В трубке образуется электрон — ионная лавина, в результате чего происходит кратковременное и резкое возрастание силы тока в цепи и напряжения сопротивлении R. Этот импульс напряжения, свидетельствующий о попадании в счетчик частицы, регистрируется специальным устройством.

11 Счетчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов, но существует модели, пригодны и для регистрации — гамма квантов. Счетчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов, но существует модели, пригодны и для регистрации — гамма квантов.

Читайте так же:
Установка счетчика арендатором за свой счет

12 ПОДУМАЙТЕ! В каком году был создан счетчик Гейгера? В каком году был создан счетчик Гейгера? Для чего применяют счетчик Гейгера? Для чего применяют счетчик Гейгера? Для регистрации каких частиц применяется счетчик Гейгера? Для регистрации каких частиц применяется счетчик Гейгера? Благодаря чему в пространстве межде электродами возникает сильное электрическое поле? Благодаря чему в пространстве межде электродами возникает сильное электрическое поле?

13 Сулейман Памир Сулейман Памир Шейбак Михаил Шейбак Михаил

Как работает счётчик Гейгера?

Леонид Довгаль

История создания счетчика Гейгера

Вы, наверное слышали о том, что при поиске металлов геологам сегодня помогает счётчик Гейгера. Или, возможно, вы слышали об этом приборе, когда речь шла о Чернобыле или Фокусиме. В обоих случаях речь шла о радиации, или радиационном излучении. Некоторые радиоактивные элементы таблицы Менделеева способны «излучать лучи», которые легко определяются и измеряются с помощью счётчика Гейгера. Этот счётчик был изобретён Хансом Вильгельмом Гейгером в 1908 году, а потом в 1928-ом усовершенствован его последователем, учёным с фамилией Вальтером Мюллером. Отсюда это устройство в научно-технических кругах часто ещё называют и счётчиком Гейгера-Мюллера.

В эпоху разработки ядерного оружия и в процессе «холодной войны» в Советском Союзе была необходимость в разработке устройств для измерения и фиксации интенсивности процессов распада радиоактивных материалов. Было создано много счётчиков, которые отличались между собой габаритами, надёжностью, точностью. Маркировались они как: СТС-5, ДП-5А, ДП-5В. И лишь в начале 70-х годов прошлого столетия начали массово выпускаться счётчики Гейгера типа СБМ-20. Счётчик получился достаточно удачным и его можно встретить во множестве современных дозиметров от Есоtest, СОЭКС, Радэкс.

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера

Счётчик представляет собой вакуумную трубку, которая может быть изготовлена из металла или стекла. Она устроена достаточно просто: внутри тонкой стеклянной пробирки находятся две пластины и небольшое количество газа, например аргона или неона. Трубки, наполненные газом, аналогично как неоновые трубки рекламы, что горят на рекламных вывесках. Газ в неоновой трубке или лампе дневного света начинает гореть, если её контакты присоединить к достаточно высокому напряжению. Большое напряжение осаждает газ и даёт возможность огромному потоку электронов двигаться между двумя пластинами, катодом и анодом. Когда возникает движение потока электронов, то газ внутри трубки начинает гореть ярким цветом.

А в счётчике Гейгера всё происходит наоборот. Напряжение должно быть маленьким, чтобы газ не начал гореть в естественных условиях. Теперь давайте представим, что произойдёт, если рядом поместить радиоактивное вещество. Её излучение проникает в трубку и начинает взаимодействовать с молекулами газа. От этого они получают энергию и принуждают газ загораться. Чтобы электрические разряды в трубке могли возникать при минимальных возмущениях — в счётчике Гейгера специально создаётся пониженное давление. Таким образом в момент столкновения заряженной частицы с высокой энергией с элементами конструкции счётчика Гейгера-Мюллера, то выбивается некоторое количество электронов, которые находятся между электродами, и под действием ускоряющего напряжения электроны, находящиеся в инертном газе начинают двигаться к аноду. Происходит лавинообразная ионизация газа, что приводит к появлению коронного разряда между анодом и катодом, возникает скачкообразный электрический ток. Если его пропустить через счётчик импульсов, то можно определить количество радиации, что попала в трубку. А ещё можно заставить этот ток издавать своеобразное цоканье, которое у нас обычно ассоциируется со счётчиком Гейгера.

Читайте так же:
Цифровая схемотехника счетчик это

Типы счётчиков Гейгера.

Для фиксации радиоактивных конструктивно можно выделить два типа счётчиков Гейгера: цилиндрические (СБМ-20 и аналоги) и торцевые (Бета 1-1 и другие). Первый счётчик способен фиксировать бета и гамма излучения, а второй, благодаря своей конструкции и возможности применения тонкой слюдяной пластины в качестве поверхности счётчика кроме упомянутых бета и гамма «видит» и альфа излучение. Счётчик Гейгера Бета 1-1 по стоимости намного дороже СБМ-20 и обычно используется в профессиональных средствах дозиметрического контроля. Кроме гамма-частиц они способны регистрировать мягкое бета излучение и альфа-частицы.

Для того, чтобы остановить процесс разряда в газовую среду счётчика обычно вводят добавки некоторых других добавок таких, как: бром, йод, хлор, спирт. Счётчики с внесёнными добавками называются » самогасящими«. Нагрузочный резистор, с которого снимаются импульсы обычно имеет огромное сопротивление, которое может достигать десятком мегаОм. Из за такого сопротивления происходит большое падение напряжения между анодом и катодом., что позволяет оборвать лавинообразность процесса. Но есть и » несамогасящиеся» счётчики Гейгера-Мюллера. Для того, чтобы прекратить лавинообразный поток электронов в них просто отключается питание через короткий промежуток времени, после возникновения разряда ионизирующих частиц. Счётчик Гейгера обычно подключают по схеме, которая приведена ниже.

Для чего нужен счётчик Гейгера-Мюллера

  • Обнаружение жесткого бета-излучения и гамма-фотонов
  • Регистрация фотонов рентгеновского и гамма-излучения.
  • Регистрация гамма и мягкого бета-излучения.
  • Регистрация альфа-частиц

Для регистрации гамма-фотонов, рентгеновского и жесткого бета-излучения вполне подойдёт счётчик СБМ-20 или другой трубчатый счётчик из этой серии. Счётчик выполнен из метала и имеет рабочую зону 8 см. кв. Он может регистрировать гамма-кванты с энергией от 0,05 МэВ до 3 МэВ. А также бета-частицы, которые имеют энергию с нижним пределом 0,3 МэВ. Для более точного измерения гамма-квантов при использовании счётчика Гейгера СБМ-20 необходимо применение свинцовой пластины для отсекания бета излучения. Этот принцип используется в дозиметрах украинского производства Терра МКС-05, Терра-П, Терра-П+ в которых конструктивно предусмотрен фильтр (крышечка) со свинцовой пластиной.

В случае необходимости измерить альфа-частички следует помнить, что они обладают слишком маленькой энергией и в некоторых случаях их можно регистрировать на расстоянии всего лишь 2мм. Для увеличения вероятности обнаружения и расстояния на котором можно зафиксировать альфа частицы правильно будет прибегнуть к использованию торцовых счётчиков Гейгера, у которых обычно площадь фиксации побольше, чем у трубчатых счётчиков. Одним из них есть Бета-1.

Таким образом мы видим, что счётчики Гейгера могут выполнять роль приёмного элемента для фиксации радиоактивных частиц в дозиметрах для рентген кабинета, атомной станции, досмотра автотранспорта и грузов на таможне, проверки металлолома, охранных фирм, банков а также для бытовых целей. Например для проверки продуктов питания или жилища. Для разных целей нужно выбирать дозиметр с подходящими параметрами счётчика Гейгера. Ведь только счетчики с подходящими параметрами смогут уберечь вас от воздействия губительных лучей радиации.

Чтобы подобрать дозиметр конкретно для ваших целей обращайтесь к консультантам нашего магазина.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector