Geigerteller - de hoofdsensor voor het meten van straling. Het registreert gamma-, alpha-, bètastraling en röntgenstralen. Het heeft de hoogste gevoeligheid in vergelijking met andere methoden voor het opnemen van straling, bijvoorbeeld ionisatiekamers. Dit is de belangrijkste reden voor de wijdverspreide distributie. Andere sensoren voor het meten van straling worden zeer zelden gebruikt. Bijna alle dosimetrische bewakingsapparaten zijn precies gebouwd op Geigertellers. Ze worden in grote hoeveelheden geproduceerd en er zijn apparaten van verschillende niveaus: van dosismeters voor militaire acceptatie tot Chinese consumptiegoederen. Nu is het geen probleem om een apparaat voor het meten van straling te kopen.
De universele distributie van dosimetrische instrumenten is nog niet zo lang geleden. Dus in 1986, tijdens het ongeluk in Tsjernobyl, bleek dat de bevolking eenvoudigweg geen dosimetrische verkenningsapparatuur heeft, die overigens de gevolgen van de ramp verder verergerde. Tegelijkertijd werden Geigertellers ondanks de verspreiding van amateurradio en technische creativiteitscirkels niet in winkels verkocht, waardoor het maken van zelfgemaakte dosimeters onmogelijk was.
Geiger-tellers werkprincipe
Dit is een electrovacuum-apparaat met een uiterst eenvoudig werkingsprincipe. De radioactieve stralingssensor is een metalen of glazen kamer met metallisatie gevuld met afgevoerd inert gas. In het midden van de camera zit een elektrode. De buitenwanden van de kamer zijn verbonden met een hoogspanningsbron (meestal 400 volt). Interne elektrode - naar een gevoelige versterker. Ioniserende straling (straling) is een stroom deeltjes. Ze overbrengen letterlijk elektronen van de hoogspanningskathode naar de anodefilamenten. Het veroorzaakt gewoon een spanning die al kan worden gemeten door verbinding te maken met een versterker.
De hoge gevoeligheid van de Geigerteller is te wijten aan het lawine-effect. De energie die de versterker bij de uitgang registreert, is niet de energie van de ioniserende stralingsbron. Dit is de energie van de hoogspanningsvoeding van de dosimeter zelf. Een gepenetreerd deeltje brengt alleen een elektron over (energielading, die verandert in een stroom die door de meter wordt geregistreerd). Tussen de elektroden ingebracht een gasmengsel bestaande uit edelgassen: argon, neon. Het is ontworpen om hoogspanningsontladingen te blussen. Als een dergelijke ontlading optreedt, is dit een vals positief voor de teller. Een volgend meetcircuit negeert dergelijke uitschieters. Bovendien moet de hoogspanningsvoeding ook tegen deze worden beschermd.
Het stroomcircuit in de Geigerteller levert de uitgangsstroom in verschillende microampères bij een uitgangsspanning van 400 volt. De exacte waarde van de voedingsspanning wordt ingesteld voor elk merk van de meter volgens de technische specificaties.
Geiger countert capaciteiten, gevoeligheid, geregistreerde emissies
Met behulp van een geigerteller kunnen gamma- en bètastraling worden geregistreerd en nauwkeurig worden gemeten. Helaas kunt u het type straling niet direct herkennen. Dit gebeurt indirect door barrières te plaatsen tussen de sensor en het object of terrein dat wordt onderzocht. Gammastralen hebben een hoge permeabiliteit en hun achtergrond verandert niet. Als de dosismeter bètastraling detecteerde, zou het installeren van een scheidingsbarrière, zelfs van een dunne laag metaal, de stroom bèta-deeltjes bijna volledig blokkeren.
De gemeenschappelijke sets van individuele dosismeters DP-22, DP-24 maakten geen gebruik van Geiger-tellers. In plaats daarvan werd daar een ionisatiekamersensor gebruikt, dus de gevoeligheid was erg laag. Moderne dosimetrische instrumenten op geigertellers zijn duizenden keren gevoeliger. Hiermee kunt u natuurlijke veranderingen in de achtergrondstraling van de zon registreren.
Een opmerkelijk kenmerk van de Geigerteller is de gevoeligheid, die tientallen of honderden malen hoger is dan het vereiste niveau. Als de meter wordt ingeschakeld in een volledig beschermde lead chamber, zal deze een enorme natuurlijke stralingsachtergrond vertonen. Deze metingen zijn geen defect in het ontwerp van de meter zelf, wat door talrijke laboratoriumtesten is geverifieerd. Dergelijke gegevens zijn een gevolg van de natuurlijke straling kosmische achtergrond. Het experiment laat alleen zien hoe gevoelig de geigerteller is.
Specifiek voor het meten van deze parameter geven de technische karakteristieken de waarde van de gevoeligheid van de imp-pulstellerteller (pulsen per microseconde) aan. Hoe meer van deze pulsen, hoe groter de gevoeligheid.
Stralingsmeting door Geigerteller, dosimeter circuit
Het dosimeterschakeling kan in twee functionele modules worden verdeeld: een hoogspanningsvoedingseenheid en een meetcircuit. Hoogspanningsvoeding - Analoog. De meetmodule op digitale dosimeters is altijd digitaal. Dit is een pulsteller, die de overeenkomstige waarde in de vorm van getallen op de instrumentschaal weergeeft. Om de dosis straling te meten, is het noodzakelijk om de pulsen per minuut, 10, 15 seconden of andere waarden te tellen. De microcontroller herberekent het aantal pulsen tot een specifieke waarde op de schaal van de dosimeter in standaard stralingseenheden. Dit zijn de meest voorkomende:
- X-ray (meestal gebruikt x-ray);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Gray, blij
- stroomdichtheid in microwatts / m2.
Sievert is de meest populaire stralingsmeeteenheid. Alle normen zijn hieraan gecorreleerd, er zijn geen extra herberekeningen nodig. Rem - een eenheid voor het bepalen van het effect van straling op biologische objecten.
Vergelijking van de gasontladingsgeigerteller met een halfgeleidersstralingssensor
De Geigerteller is een gasontladingsapparaat en de huidige trend van micro-elektronica is de universele verwijdering ervan. Er zijn tientallen varianten van halfgeleiderstralingssensoren ontwikkeld. Het achtergrondstralingniveau dat ze registreren is veel hoger dan voor Geigertellers. De gevoeligheid van de halfgeleidersensor is slechter, maar het heeft nog een voordeel: kosteneffectiviteit. Semiconductors hebben geen hoogspanningsvermogen nodig. Voor draagbare dosismeters op batterijen zijn ze goed geschikt. Een ander voordeel is de registratie van alfadeeltjes. Het gasvolume van de meter is aanzienlijk groter dan de halfgeleidersensor, maar toch zijn de afmetingen ervan acceptabel, zelfs voor draagbare technologie.
Meting van alfa-, bèta- en gammastraling
Gammastraling is het gemakkelijkst te meten. Dit is elektromagnetische straling, die een stroom van fotonen is (licht is ook een stroom van fotonen). In tegenstelling tot licht heeft het een veel hogere frequentie en een zeer korte golflengte. Hierdoor kan het in atomen doordringen. In de civiele bescherming is gammastraling doordringende straling. Het penetreert door de muren van huizen, auto's, verschillende structuren en wordt alleen tegengehouden door een laag aarde of beton van enkele meters. Registratie van gamma-quanta wordt uitgevoerd met de afmeting van de dosimeter in overeenstemming met de natuurlijke gammastraling van de zon. Geen stralingsbronnen vereist. Het is iets heel anders met bèta- en alpha-straling.
Als α (alfastraling) straling ioniseert, komt deze van externe objecten, dan is het bijna veilig en is het een stroom van heliumatomen. Het bereik en de doorlaatbaarheid van deze deeltjes is klein - enkele micrometers (maximale millimeters) - afhankelijk van de doorlatendheid van het medium. Vanwege deze functie, registreert het zich bijna niet met een geigerteller. Tegelijkertijd is registratie van alfa-straling belangrijk, omdat deze deeltjes buitengewoon gevaarlijk zijn wanneer ze met lucht, voedsel en water in het lichaam doordringen. Voor hun besluit worden Geigertellers beperkt gebruikt. Speciale halfgeleidersensoren komen vaker voor.
Bètastraling wordt perfect vastgelegd door een geigerteller, omdat het betadeeltje een elektron is. Het kan honderden meters vliegen in de atmosfeer, maar wordt goed geabsorbeerd door metalen oppervlakken. In dit opzicht moet de Geigerteller een venster van mica hebben. De metalen kamer is gemaakt met een kleine wanddikte. De samenstelling van het interne gas wordt zodanig gekozen dat een kleine drukval wordt gewaarborgd. Een bètastralingsdetector wordt op een afstandssonde geplaatst. In het dagelijks leven zijn dergelijke dosimeters niet wijdverspreid. Dit zijn voornamelijk militaire producten.
Individuele dosismeter met geigerteller
Deze klasse apparaten is zeer gevoelig, in tegenstelling tot oudere modellen met ionisatiekamers. Betrouwbare modellen worden door veel binnenlandse fabrikanten aangeboden: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Dit zijn allemaal zelfstandige apparaten met gegevensuitvoer naar het scherm in standaardeenheden. Er is een indicatie voor de geaccumuleerde dosis straling, evenals het momentane achtergrondniveau.
Een veelbelovende richting is een huishouddosimeter-voorvoegsel van een smartphone. Dergelijke apparaten worden geproduceerd door buitenlandse fabrikanten. Ze hebben rijke technische mogelijkheden, er is een functie van het opslaan van indicaties, kostenberekening, herberekening en optelling van straling gedurende dagen, weken, maanden. Tot nu toe zijn vanwege de lage productievolumes de kosten van deze apparaten behoorlijk hoog.
Eigengemaakte dosimeters, waarom zijn ze nodig?
De geigerteller is een specifiek element van de dosimeter, volledig ontoegankelijk voor onafhankelijke productie. Bovendien is het alleen te vinden in dosimeters of wordt het apart verkocht in radiotheken. Als deze sensor beschikbaar is, kunnen alle andere componenten van de dosimeter onafhankelijk van verschillende onderdelen van verschillende consumentenelektronica worden geassembleerd: televisies, moederborden, enz. Ongeveer een dozijn ontwerpen worden nu aangeboden op amateurradiosites en fora. Het is de moeite waard om ze te verzamelen, omdat dit de meest volwassen opties zijn, met gedetailleerde tutorials voor het instellen en aanpassen.
Het circuit voor het inschakelen van een geigerteller impliceert altijd een hoogspanningsbron. Typische bedrijfsspanning van de meter is 400 volt. Het wordt verkregen volgens het blokkeringsgeneratorcircuit en dit is het meest complexe element van het dosismeterschakeling. De uitgang van de teller kan op een laagfrequente versterker worden aangesloten en de kliks in de luidspreker tellen. Een dergelijke dosimeter wordt samengesteld in geval van nood, wanneer er praktisch geen tijd is voor productie. Theoretisch kan de output van een Geigerteller worden aangesloten op de audio-ingang van huishoudelijke apparatuur, zoals een computer.
Zelfgemaakte dosimeters die geschikt zijn voor nauwkeurige metingen worden allemaal samengesteld op microcontrollers. Programmeervaardigheden zijn hier niet nodig, omdat het programma klaar staat vanaf de vrije toegang. De problemen hier zijn typisch voor elektronische thuisproductie: het verkrijgen van een printplaat, het solderen van radiocomponenten en het maken van de behuizing. Dit alles wordt opgelost in een kleine werkplaats. Zelfgemaakte dosimeters van geigertellers worden gemaakt in gevallen waarbij:
- Er is geen mogelijkheid om een kant-en-klare dosimeter te kopen;
- een apparaat met speciale kenmerken nodig hebben;
- het is noodzakelijk om het proces van het bouwen en aanpassen van de dosimeter te bestuderen.
De zelfgemaakte dosimeter is gekalibreerd tegen een natuurlijke achtergrond met behulp van een andere dosimeter. Dit is het einde van het bouwproces.
