Geigerov števec - glavni senzor za merjenje sevanja. Registrira gama, alfa, beta sevanje in rentgenske žarke. Ima najvišjo občutljivost v primerjavi z drugimi metodami zapisovanja sevanja, npr. Ionizacijske komore. To je glavni razlog za njeno razširjeno distribucijo. Drugi senzorji za merjenje sevanja se uporabljajo zelo redko. Skoraj vse dozimetrične naprave za nadzor so zgrajene natanko na Geigerovih števcih. Proizvajajo se v velikih količinah, obstajajo pa naprave različnih nivojev: od vojaških sprejemnih dozimetrov do kitajskega potrošniškega blaga. Zdaj kupiti katero koli napravo za merjenje sevanja ni problem.
Splošna distribucija dozimetričnih instrumentov še ni bila pred kratkim. Tako se je leta 1986, v času černobilske nesreče, izkazalo, da prebivalstvo preprosto nima nobenih dozimetričnih izvidniških naprav, kar je še dodatno poslabšalo posledice nesreče. Hkrati pa se kljub širjenju amaterskega radia in krogov tehnične ustvarjalnosti Geigerovi števci niso prodajali v prodajalnah, zato izdelava domačih dozimetrov ni bila mogoča.
Način dela Geigerovih števcev
To je elektrovakuumska naprava z zelo enostavnim principom delovanja. Senzor radioaktivnega sevanja je kovinska ali steklena komora z metalizacijo, napolnjeno z izpuščenim inertnim plinom. V sredini kamere sta elektroda. Zunanje stene komore so povezane z virom visoke napetosti (običajno 400 voltov). Notranja elektroda - do občutljivega ojačevalnika. Ionizirajoče sevanje (sevanje) je tok delcev. Dobesedno prenašajo elektrone iz visokonapetostne katode v anodne filamente. Preprosto inducira napetost, ki jo lahko že izmerimo s priključitvijo na ojačevalnik.
Visoka občutljivost Geigerovega števca je posledica učinka plazov. Energija, ki jo ojačevalnik registrira na izhodu, ni energija vira ionizirajočega sevanja. To je energija visokonapetostne napajalne enote samega dozimetra. Vdrli delci prenesejo samo elektron (energijski naboj, ki se pretvori v tok, ki ga merilnik zazna). Med elektrodami je bila uvedena plinska mešanica, ki je sestavljena iz plemenitih plinov: argon, neon. Zasnovan je za gašenje visokonapetostnih razelektritev. Če pride do takega praznjenja, bo to lažno pozitivno za števec. Naslednji merilni krog ne upošteva takšnih odstopanj. Poleg tega je treba iz njih zaščititi tudi visokonapetostno napajanje.
Močnostni tokokrog v Geigerjevem števcu zagotavlja izhodni tok v več mikroamperih pri izhodni napetosti 400 voltov. Točna vrednost napajalne napetosti je določena za vsako blagovno znamko števca v skladu s tehničnimi specifikacijami.
Geigerovi števci, občutljivost, zabeležene emisije
S pomočjo Geigerovega števca se lahko registrira in natančno izmeri sevanje gama in beta. Na žalost vrste sevanja ne prepoznate neposredno. To se naredi posredno z namestitvijo ovir med senzorjem in predmetom ali terenom, ki se preučuje. Gama žarki imajo visoko prepustnost in njihovo ozadje se ne spremeni. Če je dozimeter zaznal beta sevanje, bi namestitev ločilne pregrade, celo iz tanke pločevine, skoraj popolnoma blokirala pretok delcev beta.
Skupni sklopi posameznih dozimetrov DP-22, DP-24 niso uporabljali Geigerovih števcev. Namesto tega je bil tam uporabljen senzor za ionizacijsko komoro, zato je bila občutljivost zelo nizka. Sodobni dozimetrični instrumenti na Geigerovih števcih so tisočkrat bolj občutljivi. Z njimi lahko registrirate naravne spremembe sončnega sevanja.
Izjemna značilnost Geigerovega števca je njegova občutljivost, ki je deset ali stokrat višja od zahtevane ravni. Če je merilnik vklopljen v popolnoma zaščiteni vodilni komori, bo pokazal veliko naravno sevanje. Ti odčitki niso pomanjkljivost pri oblikovanju samega merilnika, kar so potrdili številni laboratorijski testi. Takšni podatki so posledica naravnega kozmičnega ozadja sevanja. Poskus le kaže, kako občutljiv je Geigerov števec.
Zlasti za merjenje tega parametra tehnične značilnosti kažejo vrednost občutljivosti števca impulzov impulzov (impulzi na mikrosekundo). Več teh impulzov je večja občutljivost.
Merjenje sevanja z Geigerovim števcem, dozimetrično vezje
Dozimetrično vezje lahko razdelimo na dva funkcionalna modula: visokonapetostno napajalno enoto in merilni krog. Visokonapetostni napajalnik - analogni. Merilni modul na digitalnih dozimetrih je vedno digitalni. To je števec impulzov, ki prikazuje ustrezno vrednost v obliki številk na instrumentni lestvici. Za merjenje odmerka sevanja je potrebno štetje impulzov na minuto, 10, 15 sekund ali druge vrednosti. Mikrokontroler v standardnih sevalnih enotah ponovno izračuna število impulzov na določeno vrednost na lestvici dozimetra. Tu so najpogostejše:
- Rentgenski žarki (običajno se uporablja rentgen);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Gray, vesel
- gostota pretoka v mikronovih / m2.
Sievert je najbolj priljubljena enota za merjenje sevanja. Vse norme so z njo povezane, ni potrebnih dodatnih preračunov. Rem - enota za določanje učinka sevanja na biološke objekte.
Primerjava plinskega Geigerovega števca s polprevodniškim senzorjem za sevanje
Geigerov števec je naprava za praznjenje plinov, trenutni trend mikroelektronike pa je njihova univerzalna odstranitev. Razvitih je bilo več različic polprevodniških senzorjev sevanja. Njihova raven sevanja v ozadju je precej višja kot pri Geigerovih števcih. Občutljivost polprevodniškega senzorja je slabša, vendar ima še eno prednost - stroškovno učinkovitost. Polprevodniki ne potrebujejo visoke napetosti. Za prenosne dozimetre, ki delujejo na baterije, so zelo primerni. Druga prednost je registracija alfa delcev. Prostornina plinomera je bistveno večja od polprevodniškega senzorja, vendar so njegove dimenzije še vedno sprejemljive tudi za prenosno tehnologijo.
Merjenje alfa, beta in gama sevanja
Gama sevanje je najlažje izmeriti. To je elektromagnetno sevanje, ki je tok fotonov (svetloba je tudi tok fotonov). Za razliko od svetlobe ima veliko večjo frekvenco in zelo kratko valovno dolžino. To omogoča, da prodre v atome. V civilni obrambi je sevanje gama sevanje. To prodre skozi stene hiš, avtomobilov, različnih struktur in je zadržana le plast zemlje ali betona več metrov. Registracija gama kvantov se izvede z merjenjem dozimetra glede na naravno sevanje sonca. Ni potrebnih virov sevanja. To je povsem druga stvar z beta in alfa sevanjem.
Če je sevanje α (alfa-sevanja) ionizirajoče, prihaja iz zunanjih objektov, potem je skoraj varno in je tok atomov helija. Območje in prepustnost teh delcev je majhna - nekaj mikrometrov (največ milimetrov) - odvisno od prepustnosti medija. Zaradi te funkcije se skoraj ne registrira z Geigerovim števcem. Hkrati je pomembna tudi registracija alfa sevanja, saj so ti delci izjemno nevarni, ko prodrejo v telo z zrakom, hrano in vodo. Geigerovi števci se uporabljajo za omejevanje. Posebni polprevodniški senzorji so pogostejši.
Beta sevanje je popolnoma zabeleženo z Geigerovim števecom, ker je beta delček elektron. Lahko letijo na stotine metrov v ozračju, vendar se dobro absorbirajo s kovinskimi površinami. V zvezi s tem mora imeti Geigerov števec okno sljude. Kovinska komora je izdelana z majhno debelino stene. Sestava notranjega plina se izbere tako, da se zagotovi majhen padec tlaka. Detektor beta sevanja je nameščen na oddaljeni sondi. V vsakdanjem življenju taki dozimetri niso zelo razširjeni. To so predvsem vojaški izdelki.
Individualni dozimeter z Geigerovim števcem
Ta razred naprav je zelo občutljiv, za razliko od starejših modelov z ionizacijskimi komorami. Zanesljive modele ponujajo številni domači proizvajalci: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". To so vse samostojne naprave s podatki, ki se oddajajo na zaslon v standardnih enotah. Obstaja način označevanja akumuliranega odmerka sevanja in trenutne ravni ozadja.
Obetavna smer je gospodinjski predpono do pametnega telefona. Take naprave izdelujejo tuji proizvajalci. Imajo bogate tehnične zmožnosti, obstaja funkcija shranjevanja indikacij, stroškov, preračunavanja in seštevanja sevanja za dneve, tedne, mesece. Doslej so zaradi nizkih proizvodnih količin te naprave precej visoke.
Domači dozimetri, zakaj so potrebni?
Geigerov števec je specifičen element dozimetra, ki je popolnoma neodvisen od produkcije. Poleg tega je na voljo samo v dozimetrih ali pa se prodaja ločeno v radijskih trgovinah. Če je ta senzor na voljo, je mogoče vse druge komponente dozimetra sestaviti neodvisno od delov različnih potrošniških elektronikov: televizorjev, matičnih plošč itd. Vredno jih je zbrati, saj so to najbolj zrele možnosti, ki imajo podrobne vadnice za nastavitev in prilagoditev.
Krog za vklop Geigerovega števca vedno pomeni vir visoke napetosti. Tipična obratovalna napetost števca je 400 voltov. Dobimo ga po bloku generatorja, kar je najbolj zapleten element dozimetričnega vezja. Izhod števca se lahko poveže z nizkofrekvenčnim ojačevalnikom in prešteje klike v zvočniku. Takšen dozimeter je sestavljen v nujnih primerih, ko praktično ni časa za proizvodnjo. Teoretično se lahko izhod Geigerovega števca poveže z avdio vhodom gospodinjske opreme, kot je računalnik.
Samodejno izdelani dozimetri, primerni za natančne meritve, so sestavljeni na mikrokontrolerjih. Programske spretnosti tukaj niso potrebne, saj je program pripravljen iz prostega dostopa. Težave pri tem so značilne za domačo produkcijo: pridobivanje tiskanega vezja, spajkanje radijskih komponent in izdelava primera. Vse to je rešeno v majhni delavnici. Samostojni dozimetri iz Geigerovih števcev so izdelani v primerih, ko:
- Ni možnosti za nakup pripravljenega dozimetra;
- potrebujejo napravo s posebnimi značilnostmi;
- potrebno je preučiti proces izgradnje in prilagajanja dozimetra.
Domačega dozimetra umerjamo v naravnem ozadju s pomočjo drugega dozimetra. Tu se konča gradbeni proces.
