Biz xohlaymizmi yoki yo'qmi, radiatsiya bizning hayotimizga mustahkam kirdi va yo'qolmaydi. Biz foydali va xavfli bo'lgan bu hodisa bilan yashashni o'rganishimiz kerak. Radiatsiya ko'rinmas va sezilmaydigan nurlanish sifatida namoyon bo'ladi va maxsus qurilmalarsiz ularni aniqlash mumkin emas.

Radiatsiyaning bir oz tarixi

Rentgen nurlari 1895 yilda kashf etilgan. Bir yil o'tgach, uranning radioaktivligi rentgen nurlari bilan bog'liq holda topildi. Olimlar butunlay yangi, shu paytgacha ko'rilmagan tabiat hodisalariga duch kelganliklarini angladilar. Qizig'i shundaki, radiatsiya hodisasi bir necha yil oldin sezilgan, ammo bunga ahamiyat berilmagan, garchi Nikola Tesla va Edison laboratoriyasining boshqa xodimlari ham rentgen nurlaridan kuyishgan. Sog'likka zarar har qanday narsaga bog'liq edi, lekin bunday dozalarda tirik mavjudotlar hech qachon uchramagan nurlar emas. 20-asrning boshida radiatsiyaning hayvonlarga zararli ta'siri haqida maqolalar paydo bo'la boshladi. Yorqin soatlar ishlab chiqaradigan zavod ishchilari - "radium qizlari" bilan shov-shuvli voqeaga qadar bunga ham ahamiyat berilmadi. Ular faqat tilning uchi bilan cho'tkalarni namlaydi. Ulardan ba'zilarining dahshatli taqdiri axloqiy sabablarga ko'ra hatto nashr etilmadi va faqat shifokorlarning kuchli asablari uchun sinov bo'lib qoldi.

1939 yilda Otto Xan va Frits Strassman bilan birgalikda uran yadrosini dunyoda birinchi bo'lib bo'lgan odamlarga mansub bo'lgan fizik Liza Meytner beixtiyor zanjirli reaktsiya ehtimoli haqida gapirdi va shu paytdan boshlab bomba yaratish haqidagi g'oyalarning zanjirli reaktsiyasi boshlandi, ya'ni bomba, umuman "tinch atom" emas, buning uchun XX asrning qonxo'r siyosatchilari, albatta, bir tiyin ham bermasdilar. Bu nimaga olib kelishini "bilgan"lar allaqachon bilishgan va atom qurollari poygasi boshlangan.

Geiger-Myuller hisoblagichi qanday paydo bo'ldi?

Ernst Ruterford laboratoriyasida ishlagan nemis fizigi Xans Geyger 1908 yilda "zaryadlangan zarrachalar" hisoblagichining ishlash printsipini ilgari ma'lum bo'lgan ionizatsiya kamerasining keyingi rivojlanishi sifatida taklif qildi, bu past haroratda gaz bilan to'ldirilgan elektr kondansatkich edi. bosim. U 1895 yilda Per Kyuri tomonidan gazlarning elektr xususiyatlarini o'rganish uchun ishlatilgan. Geyger uni ionlashtiruvchi nurlanishni aniq aniqlash uchun ishlatish fikriga ega edi, chunki bu nurlanishlar gazning ionlanish darajasiga bevosita ta'sir ko'rsatdi.

1928 yilda Valter Myuller Geiger boshchiligida turli xil ionlashtiruvchi zarralarni ro'yxatga olish uchun mo'ljallangan bir necha turdagi radiatsiya hisoblagichlarini yaratdi. Hisoblagichlarni yaratish juda dolzarb ehtiyoj edi, ularsiz radioaktiv materiallarni o'rganishni davom ettirish mumkin emas edi, chunki fizikani eksperimental fan sifatida o'lchash asboblarisiz tasavvur qilib bo'lmaydi. Geiger va Myuller aniqlangan nurlanish turlarining har biriga sezgir hisoblagichlarni yaratish ustida maqsadli ishladilar: a, b va g (neytronlar faqat 1932 yilda kashf etilgan).

Geiger-Myuller hisoblagichi oddiy, ishonchli, arzon va amaliy nurlanish detektori ekanligini isbotladi. Muayyan turdagi zarralar yoki nurlanishni o'rganish uchun eng aniq asbob bo'lmasa-da, ionlashtiruvchi nurlanishning intensivligini umumiy o'lchash uchun asbob sifatida juda mos keladi. Va boshqa detektorlar bilan birgalikda u fiziklar tomonidan tajribalar davomida aniq o'lchovlar uchun ishlatiladi.

Ionlashtiruvchi nurlanish

Geiger-Myuller hisoblagichining ishlashini yaxshiroq tushunish uchun, umuman olganda, ionlashtiruvchi nurlanish haqida tushunchaga ega bo'lish foydalidir. Ta'rifga ko'ra, bularga normal holatda moddaning ionlanishiga olib kelishi mumkin bo'lgan barcha narsalar kiradi. Bu ma'lum miqdorda energiya talab qiladi. Masalan, radioto'lqinlar yoki hatto ultrabinafsha nurlar ionlashtiruvchi nurlanish emas. Chegara "yumshoq rentgen" deb ham ataladigan "qattiq ultrabinafsha" bilan boshlanadi. Bu turdagi nurlanishning foton turi. Yuqori energiyali fotonlar odatda gamma kvantlar deb ataladi.

Ernst Ruterford birinchi bo'lib ionlashtiruvchi nurlanishni uch turga ajratdi. Bu vakuumdagi magnit maydon yordamida eksperimental qurilmada amalga oshirildi. Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, bu:

a - geliy atomlarining yadrolari
b - yuqori energiyali elektronlar
g - gamma kvantlar (fotonlar)

Keyinchalik neytronlar kashf qilindi. Alfa zarralari hatto oddiy qog'oz bilan ham osonlik bilan bloklanadi, beta zarralari bir oz ko'proq o'tish kuchiga ega va gamma nurlari eng yuqori penetratsion kuchga ega. Neytronlar eng xavflidir (havoda o'nlab metrgacha masofada!). Elektr neytralligi tufayli ular modda molekulalarining elektron qobiqlari bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Ammo ular ehtimoli ancha yuqori bo'lgan atom yadrosiga kirgandan so'ng, ular, qoida tariqasida, radioaktiv izotoplarning paydo bo'lishi bilan uning beqarorligi va parchalanishiga olib keladi. Va ular, o'z navbatida, parchalanib, ionlashtiruvchi nurlanishning butun "guldastasini" tashkil qiladi. Eng yomoni, nurlangan ob'ekt yoki tirik organizmning o'zi ko'p soatlar va kunlar davomida nurlanish manbai bo'lib qoladi.

Geiger-Myuller hisoblagichining dizayni va uning ishlash printsipi

Geiger-Myuller gaz chiqarish hisoblagichi odatda muhrlangan naycha, shisha yoki metall shaklida ishlab chiqariladi, undan havo evakuatsiya qilinadi va uning o'rniga past bosim ostida inert gaz (neon yoki argon yoki ikkalasining aralashmasi) qo'shiladi. , halogenlar yoki spirtli ichimliklar aralashmasi bilan. Naychaning o'qi bo'ylab ingichka sim cho'zilgan va metall silindr u bilan koaksiyal joylashgan. Naycha ham, sim ham elektroddir: trubka katod, sim esa anoddir. Doimiy kuchlanish manbasidan minus katodga ulanadi va doimiy kuchlanish manbasidan ortiqcha anodga katta doimiy qarshilik orqali ulanadi. Elektr bilan kuchlanish bo'luvchisi olinadi, uning o'rta nuqtasida (qarshilik va o'lchagichning anodining birikmasi) kuchlanish manbadagi kuchlanishga deyarli tengdir. Bu odatda bir necha yuz volt.

Naychadan ionlashtiruvchi zarracha uchib o'tganda, inert gazning atomlari, allaqachon yuqori intensiv elektr maydonida, bu zarracha bilan to'qnashuvni boshdan kechiradi. To'qnashuv paytida zarracha chiqaradigan energiya elektronlarni gaz atomlaridan ajratish uchun etarli. Olingan ikkilamchi elektronlarning o'zlari yangi to'qnashuvlarni shakllantirishga qodir va shuning uchun elektronlar va ionlarning butun ko'chkisi olinadi. Elektr maydoni ta'sirida elektronlar anodga, musbat zaryadlangan gaz ionlari esa nayning katodiga qarab tezlashadi. Shunday qilib, elektr toki paydo bo'ladi. Ammo zarrachaning energiyasi to'liq yoki qisman to'qnashuvlarga sarflanganligi sababli (zarracha truba orqali uchib o'tgan), ionlangan gaz atomlarini etkazib berish ham tugaydi, bu ma'qul va ba'zi qo'shimcha choralar bilan ta'minlanadi, biz gaplashamiz hisoblagichlarning parametrlarini tahlil qilish haqida.

Zaryadlangan zarracha Geiger-Muller hisoblagichiga kirganda, hosil bo'lgan oqim tufayli trubaning qarshiligi pasayadi va u bilan yuqorida muhokama qilingan kuchlanish bo'luvchining o'rta nuqtasida kuchlanish tushadi. Keyin trubaning qarshiligi, uning qarshiligining oshishi tufayli tiklanadi va kuchlanish yana bir xil bo'ladi. Shunday qilib, biz salbiy kuchlanish pulsini olamiz. Impulslarni hisoblash orqali biz o'tadigan zarralar sonini taxmin qilishimiz mumkin. Elektr maydon kuchi, ayniqsa, kichik o'lchamlari tufayli anod yaqinida yuqori bo'ladi, bu esa hisoblagichni yanada sezgir qiladi.

Geiger-Myuller hisoblagichlari dizayni

Zamonaviy Geiger-Muller hisoblagichlari ikkita asosiy versiyada mavjud: "klassik" va tekis. Klassik hisoblagich gofrirovka qilingan yupqa devorli metall naychadan qilingan. Hisoblagichning gofrirovka qilingan yuzasi trubkani qattiq, tashqi atmosfera bosimiga chidamli qiladi va uning ta'siri ostida burishishiga yo'l qo'ymaydi. Quvurning uchlarida shisha yoki termoset plastmassadan tayyorlangan muhrlangan izolyatorlar mavjud. Ular shuningdek, qurilma pallasiga ulanish uchun terminal qopqoqlarini o'z ichiga oladi. Naycha belgilangan va bardoshli izolyatsion lak bilan qoplangan, albatta, uning terminallari hisobga olinmaydi. Terminallarning polaritesi ham ko'rsatilgan. Bu ionlashtiruvchi nurlanishning barcha turlari, ayniqsa beta va gamma uchun universal hisoblagich.

Yumshoq b-nurlanishga sezgir hisoblagichlar boshqacha ishlab chiqariladi. Beta zarralarining qisqa diapazoni tufayli ular beta-nurlanishni zaif tarzda blokirovka qiluvchi slyuda oynasi bilan tekis bo'lishi kerak; bunday hisoblagichning variantlaridan biri radiatsiya sensori. BETA-2. Hisoblagichlarning barcha boshqa xususiyatlari ular ishlab chiqarilgan materiallar bilan belgilanadi.

Gamma-nurlanishni qayd qilish uchun mo'ljallangan hisoblagichlar yuqori zaryadli raqamga ega bo'lgan metallardan yasalgan katodni o'z ichiga oladi yoki bunday metallar bilan qoplangan. Gaz gamma-fotonlar tomonidan juda yomon ionlanadi. Ammo gamma-fotonlar, agar u to'g'ri tanlangan bo'lsa, katoddan ko'plab ikkilamchi elektronlarni chiqarib yuborishga qodir. Beta zarralari uchun Geiger-Myuller hisoblagichlari zarralarni yaxshiroq uzatish uchun nozik oynalar bilan ishlab chiqariladi, chunki ular oddiy elektronlar bo'lib, ular endigina ko'proq energiya olgan. Ular materiya bilan juda yaxshi munosabatda bo'lib, bu energiyani tezda yo'qotadilar.

Alfa zarralari holatida vaziyat yanada yomonroq. Shunday qilib, juda munosib energiyaga qaramay, bir necha MeV tartibida alfa zarralari o'z yo'lidagi molekulalar bilan juda kuchli o'zaro ta'sir qiladi va tezda energiyani yo'qotadi. Agar materiya o'rmonga, elektron esa o'qga qiyoslansa, alfa zarralarini o'rmon bo'ylab qulab tushgan tankga solishtirish kerak bo'ladi. Biroq, an'anaviy hisoblagich a-nurlanishga yaxshi javob beradi, lekin faqat bir necha santimetrgacha bo'lgan masofada.

Ionlashtiruvchi nurlanish darajasini ob'ektiv baholash uchun dozimetrlar Umumiy hisoblagichlar ko'pincha parallel ravishda ishlaydigan ikkita hisoblagich bilan jihozlangan. Ulardan biri a va b nurlanishga, ikkinchisi g'nurlarga nisbatan sezgir. Ikki hisoblagichdan foydalanishning ushbu sxemasi dozimetrda amalga oshiriladi RADEX RD1008 va dozimetr-radiometrda RADEKS MKS-1009, unda hisoblagich o'rnatilgan BETA-2 Va BETA-2M. Ba'zan taymerlar orasiga kadmiy aralashmasi bo'lgan qotishma bar yoki plastinka qo'yiladi. Neytronlar bunday chiziqqa urilganda, g-nurlanish hosil bo'ladi, bu qayd etiladi. Bu oddiy Geiger hisoblagichlari deyarli sezgir bo'lmagan neytron nurlanishini aniqlay olish uchun amalga oshiriladi. Yana bir usul - korpusni (katodni) neytronlarga sezgirlikni ta'minlaydigan aralashmalar bilan qoplash.

Chiqindilarni tezda o'chirish uchun gazga galogenlar (xlor, brom) qo'shiladi. Spirtli ichimliklar bug'i ham xuddi shunday maqsadga xizmat qiladi, garchi bu holda alkogol qisqa muddatli bo'lsa (bu odatda alkogolning o'ziga xos xususiyati) va "hushyor" hisoblagich doimo "jiringlay boshlaydi", ya'ni u belgilangan rejimda ishlay olmaydi. . Bu 1e9 puls (milliard) aniqlangandan keyin sodir bo'ladi, bu unchalik ko'p emas. Galogenli hisoblagichlar ancha bardoshlidir.

Geiger hisoblagichlarining parametrlari va ish rejimlari

Geiger hisoblagichlarining sezgirligi.

Hisoblagichning sezgirligi mos yozuvlar manbasidan mikrorentgenlar sonining ushbu nurlanishdan kelib chiqqan impulslar soniga nisbati bilan baholanadi. Geiger hisoblagichlari zarrachalar energiyasini o'lchash uchun mo'ljallanmaganligi sababli, aniq baholash qiyin. Hisoblagichlar mos yozuvlar izotop manbalari yordamida kalibrlanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu parametr har xil turdagi hisoblagichlar uchun juda katta farq qilishi mumkin, quyida eng keng tarqalgan Geiger-Myuller hisoblagichlarining parametrlari keltirilgan:

Geiger-Myuller hisoblagichi Beta-2- 160 ? 240 imp/mkR

Geiger-Myuller hisoblagichi Beta-1- 96 ? 144 imp/mkR

Geiger-Myuller hisoblagichi SBM-20- 60 ? 75 imp/mkR

Geiger-Myuller hisoblagichi SBM-21- 6,5 ? 9,5 imp/mkR

Geiger-Myuller hisoblagichi SBM-10- 9,6 ? 10,8 imp/mkR

Kirish oynasi maydoni yoki ish joyi

Radioaktiv zarralar uchib o'tadigan radiatsiya sensori maydoni. Bu xususiyat sensorning o'lchamlari bilan bevosita bog'liq. Hudud qanchalik katta bo'lsa, Geiger-Myuller hisoblagichi shunchalik ko'p zarralarni ushlaydi. Odatda bu parametr kvadrat santimetrda ko'rsatiladi.

Geiger-Myuller hisoblagichi Beta-2- 13,8 sm 2

Geiger-Myuller hisoblagichi Beta-1- 7 sm 2

Ushbu kuchlanish operatsion xarakteristikaning taxminan o'rtasiga to'g'ri keladi. Operatsion xarakteristikasi ro'yxatga olingan impulslar sonining kuchlanishga bog'liqligining tekis qismidir, shuning uchun u "plato" deb ham ataladi. Ushbu nuqtada eng yuqori ish tezligiga erishiladi (yuqori o'lchov chegarasi). Odatdagi qiymat 400 V.

Hisoblagichning ishlash xarakteristikasining kengligi.

Bu uchqun parchalanish kuchlanishi va xarakteristikaning tekis qismidagi chiqish kuchlanishi o'rtasidagi farq. Odatdagi qiymat 100 V.

Hisoblagichning ish xarakteristikasining qiyaligi.

Nishab bir voltga impulslarning ulushi sifatida o'lchanadi. O'lchovlarning statistik xatosini tavsiflaydi (impulslar sonini hisoblash). Oddiy qiymat 0,15% ni tashkil qiladi.

Hisoblagichning ruxsat etilgan ish harorati.

Umumiy maqsadlar uchun hisoblagichlar uchun -50 ... +70 daraja Selsiy. Agar hisoblagich kameralarda, kanallarda va murakkab uskunalarning boshqa joylarida ishlayotgan bo'lsa, bu juda muhim parametr: tezlatgichlar, reaktorlar va boshqalar.

Hisoblagichning ishchi resursi.

Hisoblagich o'qishdan oldin qayd etadigan impulslarning umumiy soni noto'g'ri bo'la boshlaydi. Organik qo'shimchalar bo'lgan qurilmalar uchun o'z-o'zidan s?nd?rme odatda 1e9 (o'ndan to'qqizinchi kuch yoki bir milliard) ni tashkil qiladi. Resurs faqat hisoblagichga ish kuchlanishi qo'llanilganda hisobga olinadi. Hisoblagich oddiygina saqlangan bo'lsa, bu resurs iste'mol qilinmaydi.

O'lik vaqtga qarshi.

Bu hisoblagich o'tayotgan zarracha tomonidan ishga tushirilgandan so'ng oqim o'tkazadigan vaqt (tiklash vaqti). Bunday vaqtning mavjudligi puls chastotasining yuqori chegarasi mavjudligini anglatadi va bu o'lchov oralig'ini cheklaydi. Odatdagi qiymat 1e-4 s, ya'ni o'n mikrosoniya.

Shuni ta'kidlash kerakki, o'lik vaqt tufayli sensor "shkaladan tashqari" bo'lishi mumkin va eng xavfli daqiqada jim turishi mumkin (masalan, ishlab chiqarishda o'z-o'zidan zanjirli reaktsiya). Bunday holatlar sodir bo'ldi va ularga qarshi kurashish uchun qo'rg'oshin ekranlari favqulodda signalizatsiya tizimlari sensorlarining bir qismini qoplash uchun ishlatiladi.

Shaxsiy hisoblagich foni.

Hisoblagichlarning sifatini baholash uchun qalin devorli qo'rg'oshin kameralarida o'lchanadi. Odatdagi qiymat daqiqada 1 ... 2 zarba.

Geiger hisoblagichlarining amaliy qo'llanilishi

Sovet va hozirgi Rossiya sanoati Geiger-Myuller hisoblagichlarining ko'p turlarini ishlab chiqaradi. Mana bir nechta keng tarqalgan brendlar: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, Gamma seriyasining metrlari, seriyaning so'nggi hisoblagichlari Beta"va yana ko'p narsalar bor. Ularning barchasi nurlanishni kuzatish va o'lchash uchun ishlatiladi: atom sanoati ob'ektlarida, ilmiy va ta'lim muassasalarida, fuqarolik mudofaasida, tibbiyotda va hatto kundalik hayotda. Chernobil avariyasidan keyin maishiy dozimetrlar, ilgari aholiga hatto nomi bilan ham noma'lum bo'lgan, juda mashhur bo'ldi. Maishiy dozimetrlarning ko'plab markalari paydo bo'ldi. Ularning barchasi radiatsiya sensori sifatida Geiger-Muller hisoblagichidan foydalanadi. Maishiy dozimetrlarda bir-ikkita trubka yoki oxirgi hisoblagichlar o'rnatiladi.

RADYASYONLARNING MAKORLARINI O'LCHISH BIRLIKLARI

Uzoq vaqt davomida o'lchov birligi P (rentgen) keng tarqalgan edi. Biroq, SI tizimiga o'tishda boshqa birliklar paydo bo'ladi. Rentgen - bu ta'sir qilish dozasining birligi, quruq havoda hosil bo'lgan ionlar soni sifatida ifodalanadigan "nurlanish miqdori". 1 sm3 havoda 1 R dozasi bilan 2,082e9 juft ion hosil bo'ladi (bu SGSE zaryadining 1 birligiga to'g'ri keladi). SI tizimida ta'sir qilish dozasi kilogramm uchun kulonlarda ifodalanadi va rentgen nurlari bilan bu tenglama bilan bog'liq:

1 S/kg = 3876 R

So'rilgan nurlanish dozasi kilogramm uchun joul bilan o'lchanadi va Gray deb ataladi. Bu eskirgan rad birligini almashtirish. So'rilgan doza tezligi sekundiga kul rang bilan o'lchanadi. Ilgari sekundiga rentgen bilan o'lchangan ta'sir qilish dozasi tezligi (EDR), endi kilogramm uchun amperda o'lchanadi. So'rilgan dozasi 1 Gy (kulrang) va radiatsiya sifati omili 1 bo'lgan ekvivalent nurlanish dozasi Sievert deb ataladi. Rem (rentgenning biologik ekvivalenti) sievertning yuzdan bir qismidir, endi eskirgan hisoblanadi. Shunga qaramay, bugungi kunda ham barcha eskirgan birliklar juda faol foydalanilmoqda.

Radiatsiya o'lchovlarida asosiy tushunchalar doza va quvvatdir. Doza - moddaning ionlanish jarayonida elementar zaryadlar soni, quvvat esa vaqt birligida doza hosil bo'lish tezligi. Va bu qanday birliklarda ifodalanganligi ta'm va qulaylik masalasidir.

Hatto minimal doz tana uchun uzoq muddatli oqibatlar nuqtai nazaridan xavflidir. Xavfni hisoblash juda oddiy. Misol uchun, sizning dozimetringiz soatiga 300 millirentgenni ko'rsatadi. Agar siz bu joyda bir kun qolsangiz, siz 24 * 0,3 = 7,2 rentgen dozasini olasiz. Bu xavfli va siz bu yerdan imkon qadar tezroq ketishingiz kerak. Umuman olganda, agar siz hatto zaif nurlanishni aniqlasangiz, siz undan uzoqlashib, hatto masofadan turib tekshirishingiz kerak. Agar u "sizga ergashsa", sizni "tabriklash" mumkin, sizga neytronlar urilgan. Ammo har bir dozimetr ularga javob bera olmaydi.

Radiatsiya manbalari uchun vaqt birligidagi parchalanish sonini tavsiflovchi miqdor qo'llaniladi, u faollik deb ataladi va ko'plab turli birliklar bilan o'lchanadi: kyuri, bekkerel, ruterford va boshqalar. Vaqt o'tishi bilan etarli darajada ajratilgan holda ikki marta o'lchanadigan faollik miqdori, agar u kamaysa, radioaktiv parchalanish qonuniga ko'ra, manba etarlicha xavfsiz bo'lgan vaqtni hisoblash imkonini beradi.

1908 yilda nemis fizigi Hans Geyger Ernst Ruterfordga tegishli kimyoviy laboratoriyalarda ishlagan. U erda ular ionlangan kamera bo'lgan zaryadlangan zarrachalar hisoblagichini ham sinab ko'rishni so'rashdi. Kamera yuqori bosim ostida gaz bilan to'ldirilgan elektr kondansat?r edi. Per Kyuri ham ushbu qurilmadan amalda foydalangan, gazlardagi elektrni o'rgangan. Geygerning g'oyasi - ionlarning nurlanishini aniqlash - ularning uchuvchi gazlarning ionlanish darajasiga ta'siri bilan bog'liq edi.

1928 yilda nemis olimi Valter Myuller Geiger bilan va uning ostida ishlagan holda ionlashtiruvchi zarralarni qayd qiluvchi bir nechta hisoblagichlarni yaratdi. Qurilmalar keyingi radiatsiyaviy tadqiqotlar uchun kerak edi. Fizika tajribalar fani bo'lganligi sababli tuzilmalarni o'lchashsiz mavjud bo'lolmaydi. Faqat bir nechta nurlanishlar topildi: g, b, a. Geygerning vazifasi barcha turdagi nurlanishni sezgir asboblar bilan o'lchash edi.

Geiger-Muller hisoblagichi oddiy va arzon radioaktiv sensordir. Bu alohida zarrachalarni ushlaydigan aniq asbob emas. Texnika ionlashtiruvchi nurlanishning umumiy to'yinganligini o'lchaydi. Tajribalarni o'tkazishda fiziklar aniq hisob-kitoblarga erishish uchun uni boshqa sensorlar bilan ishlatadilar.

Ionlashtiruvchi nurlanish haqida bir oz

Biz to'g'ridan-to'g'ri detektorning tavsifiga o'tishimiz mumkin, ammo ionlashtiruvchi nurlanish haqida ozgina bilsangiz, uning ishlashi tushunarsiz bo'lib tuyuladi. Radiatsiya sodir bo'lganda, moddaga endotermik ta'sir ko'rsatiladi. Bunga energiya hissa qo'shadi. Masalan, ultrabinafsha yoki radioto'lqinlar bunday nurlanishga tegishli emas, lekin qattiq ultrabinafsha nurlar. Bu erda ta'sir chegarasi aniqlanadi. Turi fotonik deyiladi va fotonlarning o'zi g-kvantadir.

Ernst Ruterford magnit maydonli o'rnatishdan foydalangan holda energiya emissiya jarayonlarini 3 turga ajratdi:

• g - foton;
• a - geliy atomining yadrosi;
• b - yuqori energiyali elektron.

Siz o'zingizni a zarrachalaridan qog'oz bilan himoya qilishingiz mumkin. b chuqurroq kirib boradi. Penetratsion qobiliyati g eng yuqori. Olimlar keyinroq bilib olgan neytronlar xavfli zarralardir. Ular bir necha o'nlab metr masofada harakat qilishadi. Elektr neytralligiga ega bo'lib, ular turli moddalar molekulalari bilan reaksiyaga kirishmaydi.

Biroq, neytronlar osongina atom markaziga etib boradi va uning yo'q qilinishiga olib keladi, buning natijasida radioaktiv izotoplar hosil bo'ladi. Izotoplar parchalanishi natijasida ular ionlashtiruvchi nurlanish hosil qiladi. Radiatsiya olgan odam, hayvon, o'simlik yoki noorganik ob'ektdan nurlanish bir necha kun davomida tarqaladi.

Geiger hisoblagichining dizayni va ishlash printsipi

Qurilma metall yoki shisha trubadan iborat bo'lib, uning ichiga nobel gaz (argon-neon aralashmasi yoki sof moddalar) pompalanadi. Naychada havo yo'q. Gaz bosim ostida qo'shiladi va spirt va halogen aralashmasini o'z ichiga oladi. Naycha bo'ylab cho'zilgan sim bor. Unga parallel ravishda temir tsilindr joylashgan.

Tel anod deb ataladi va trubka katod deb ataladi. Ular birgalikda elektrodlardir. Elektrodlarga yuqori kuchlanish qo'llaniladi, bu o'z-o'zidan tushirish hodisalariga olib kelmaydi. Gaz muhitida ionlanish markazi paydo bo'lguncha indikator shu holatda qoladi. Quvvat manbaidan trubkaga minus ulanadi va plyus yuqori darajadagi qarshilik orqali yo'naltirilgan simga ulanadi. Biz o'nlab yuzlab voltsli doimiy ta'minot haqida gapiramiz.

Zarracha quvurga kirganda, u bilan asil gaz atomlari to'qnashadi. Kontaktda gaz atomlaridan elektronlarni olib tashlaydigan energiya chiqariladi. Keyin ikkilamchi elektronlar hosil bo'ladi, ular ham to'qnashib, yangi ionlar va elektronlar massasini hosil qiladi. Elektronlarning anod tomon tezligiga elektr maydoni ta'sir qiladi. Ushbu jarayon davomida elektr toki hosil bo'ladi.

To'qnashuv paytida zarrachalarning energiyasi yo'qoladi va ionlangan gaz atomlarining ta'minoti tugaydi. Zaryadlangan zarrachalar gazni tashuvchi Geiger hisoblagichiga kirganda, trubaning qarshiligi pasayib, o'rta bo'linish nuqtasida kuchlanishni darhol pasaytiradi. Keyin qarshilik yana kuchayadi - bu kuchlanishning tiklanishiga olib keladi. Impuls salbiy bo'ladi. Qurilma impulslarni ko'rsatadi va biz ularni sanashimiz mumkin, shu bilan birga zarrachalar sonini taxmin qilishimiz mumkin.

Geiger hisoblagichlarining turlari

Dizayni bo'yicha Geiger hisoblagichlari ikki xil bo'ladi: tekis va klassik.

Klassik

Yupqa gofrirovka qilingan metalldan tayyorlangan. Gofrirovka tufayli quvur qattiqlik va tashqi ta'sirlarga qarshilikka ega bo'lib, uning deformatsiyasini oldini oladi. Quvurning uchlari shisha yoki plastmassa izolyatorlar bilan jihozlangan bo'lib, ular qurilmalarga chiqish uchun qopqoqlarni o'z ichiga oladi.

Naychaning yuzasiga lak qo'llaniladi (qo'rg'oshinlardan tashqari). Klassik hisoblagich barcha ma'lum turdagi nurlanish uchun universal o'lchash detektori hisoblanadi. Ayniqsa, g va b uchun.

Yassi

Yumshoq beta nurlanishini qayd etish uchun sezgir hisoblagichlar boshqa dizaynga ega. Beta-zarrachalar soni kam bo'lganligi sababli ularning tanasi tekis shaklga ega. b ni zaif tarzda blokirovka qiluvchi slyuda oynasi mavjud. BETA-2 sensori - bu qurilmalardan birining nomi. Boshqa tekis hisoblagichlarning xususiyatlari materialga bog'liq.

Geiger hisoblagichi parametrlari va ish rejimlari

Hisoblagichning sezgirligini hisoblash uchun namunadagi mikrorentgenlar sonining ushbu nurlanish signallari soniga nisbatini hisoblang. Qurilma zarrachaning energiyasini o'lchamaydi, shuning uchun u mutlaqo aniq baho bermaydi. Qurilmalar izotop manbalaridan olingan namunalar yordamida kalibrlanadi.

Shuningdek, siz quyidagi parametrlarni ko'rib chiqishingiz kerak:

Ish maydoni, kirish oynasi maydoni

Mikrozarrachalar o'tadigan indikator maydonining xususiyatlari uning kattaligiga bog'liq. Hudud qanchalik keng bo'lsa, shuncha ko'p zarrachalar ushlanadi.

Ishlash kuchlanishi

Voltaj o'rtacha ko'rsatkichlarga mos kelishi kerak. Operatsion xarakteristikaning o'zi, sobit impulslar sonining kuchlanishga bog'liqligining tekis qismidir. Uning ikkinchi nomi plato. Ushbu nuqtada qurilma eng yuqori faollikka erishadi va o'lchovning yuqori chegarasi deb ataladi. Qiymat - 400 volt.

Ishlash kengligi

Ish kengligi - samolyotning chiqish kuchlanishi va uchqun chiqarish kuchlanishi o'rtasidagi farq. Qiymat 100 volt.

Nishab

Qiymat 1 voltga impulslar sonining foizi sifatida o'lchanadi. Bu pulslarni hisoblashda o'lchash xatosini (statistik) ko'rsatadi. Qiymati 0,15%.

Harorat

Harorat muhim ahamiyatga ega, chunki hisoblagich ko'pincha qiyin sharoitlarda ishlatilishi kerak. Masalan, reaktorlarda. Umumiy foydalanish hisoblagichlari: -50 dan +70 Selsiygacha.

Ish resursi

Resurs qurilma ko'rsatkichlari noto'g'ri bo'lgunga qadar qayd etilgan barcha impulslarning umumiy soni bilan tavsiflanadi. Agar qurilma o'z-o'zidan o'chirish uchun organik moddalarni o'z ichiga olsa, impulslar soni bir milliardni tashkil qiladi. Resursni faqat ish kuchlanishi holatida hisoblash o'rinli. Qurilmani saqlashda oqim tezligi to'xtaydi.

Qayta tiklash vaqti

Bu ionlashtiruvchi zarrachaga reaksiyaga kirishgandan so'ng, elektr tokini o'tkazish uchun qurilmaga kerak bo'lgan vaqt miqdori. O'lchov oralig'ini cheklaydigan impuls chastotasining yuqori chegarasi mavjud. Qiymat 10 mikrosoniya.

Qayta tiklash vaqti (shuningdek, o'lik vaqt deb ataladi) tufayli qurilma hal qiluvchi daqiqada ishlamay qolishi mumkin. Haddan oshib ketishining oldini olish uchun ishlab chiqaruvchilar qo'rg'oshin ekranlarini o'rnatadilar.

Hisoblagich fonga egami?

Fon qalin devorli qo'rg'oshin kamerasida o'lchanadi. Odatiy qiymat daqiqada 2 zarbadan ko'p emas.

Radiatsiya dozimetrlaridan kim va qayerda foydalanadi?

Geiger-Muller hisoblagichlarining ko'plab modifikatsiyalari sanoat miqyosida ishlab chiqariladi. Ularning ishlab chiqarilishi SSSR davrida boshlangan va hozir ham davom etmoqda, lekin Rossiya Federatsiyasida.

Qurilma ishlatiladi:

• atom sanoati ob'ektlarida;
• ilmiy muassasalarda;
• tibbiyotda;
• uyda.

Chernobil AESdagi avariyadan so‘ng oddiy fuqarolar ham dozimetr sotib oldi. Barcha qurilmalarda Geiger hisoblagichi mavjud. Bunday dozimetrlar bir yoki ikkita naycha bilan jihozlangan.

O'z qo'lingiz bilan Geiger hisoblagichini yasash mumkinmi?

O'zingiz hisoblagich yasash juda qiyin. Sizga radiatsiya sensori kerak, lekin hamma ham uni sotib ololmaydi. Hisoblagich sxemasining o'zi uzoq vaqtdan beri ma'lum - fizika darsliklarida, masalan, u ham bosilgan. Biroq, faqat haqiqiy "chap qo'l" qurilmani uyda ko'paytirishi mumkin.

Iste'dodli o'z-o'zini o'rgatgan hunarmandlar lyuminestsent chiroq va cho'g'lanma chiroq yordamida gamma va beta nurlanishini o'lchashga qodir bo'lgan hisoblagich o'rnini bosishni o'rgandilar. Shuningdek, ular singan uskunadan transformatorlardan, Geiger trubkasidan, taymerdan, kondansat?rdan, turli platalar va rezistorlardan foydalanadilar.

Xulosa

Radiatsiyani tashxislashda siz hisoblagichning o'z fonini hisobga olishingiz kerak. Etarli qalinlikdagi qo'rg'oshin himoyasi bilan ham, ro'yxatga olish tezligi tiklanmaydi. Bu hodisaning izohi bor: faoliyatning sababi qo'rg'oshin qatlamlari orqali kirib boradigan kosmik nurlanishdir. Myuonlar har daqiqada Yer yuzasida uchib o'tadi, ular hisoblagich tomonidan 100% ehtimollik bilan qayd etiladi.

Fonning yana bir manbai bor - qurilmaning o'zi tomonidan to'plangan radiatsiya. Shuning uchun, Geiger hisoblagichiga nisbatan, kiyish haqida gapirish ham o'rinli. Qurilmada qancha ko'p radiatsiya to'plangan bo'lsa, uning ma'lumotlarining ishonchliligi shunchalik past bo'ladi.

Geiger hisoblagichi

Yumshoq b-nurlanishni o'lchash uchun slyuda oynali Geiger hisoblagichi SI-8B (SSSR). Oyna shaffof, uning ostida siz spiral simli elektrodni ko'rishingiz mumkin, boshqa elektrod - bu qurilma tanasi.

Qo'shimcha elektron sxema hisoblagichni quvvat bilan ta'minlaydi (odatda kamida 300), agar kerak bo'lsa, oqimni bekor qilishni ta'minlaydi va hisoblagich orqali tushirish sonini hisoblaydi.

Geiger hisoblagichlari o'z-o'zidan so'nmaydigan va o'z-o'zidan so'nmaydigan (tashqi tushirishni tugatish sxemasini talab qilmaydigan) bo'linadi.

Hisoblagichning sezgirligi gazning tarkibi, uning hajmi, shuningdek, uning devorlarining materiali va qalinligi bilan belgilanadi.

Eslatma

Shuni ta'kidlash kerakki, tarixiy sabablarga ko'ra ushbu va keyingi atamalarning rus va inglizcha versiyalari o'rtasida nomuvofiqlik mavjud:

Shuningdek qarang

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Geiger hisoblagichi" nima ekanligini ko'ring:

Geiger-Myuller hisoblagichi- Geigerio ir Miulerio skaitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Geiger Myuller hisoblagichi; Geiger Myuller counter tube vok. Geiger Myuller Z?hlrohr, n; GM Z?hlrohr, n rus. Geiger Muller hisoblagichi, m pranc. compteur de Geiger Myuller, m; tube … Fizikos termin? ?odynas

Geiger-Myuller bit hisoblagichi- - Mavzular neft va gaz sanoati EN elektron puls balandligi analizatori ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

- ... Vikipediya

- (Geiger-Myuller hisoblagichi), uning hajmidan zaryad o'tganda ishga tushadigan gazni chiqarish detektori. h c. Signalning kattaligi (joriy zarba) hc ning energiyasiga bog'liq emas (qurilma o'z-o'zidan tushirish rejimida ishlaydi). G. s. 1908 yilda Germaniyada ixtiro qilingan ... ... Jismoniy ensiklopediya

Ionlashtiruvchi nurlanishni (a - va b zarralari, g kvantlari, yorug'lik va rentgen kvantlari, kosmik nurlanish zarralari va boshqalar) aniqlash uchun gaz-razryad qurilmasi. Geiger-Myuller hisoblagichi germetik yopilgan shisha trubkadir... Texnologiya entsiklopediyasi

Geiger hisoblagichi- Geiger hisoblagichi Geiger hisoblagichi, gaz razryadli zarrachalar detektori. Zarracha yoki g kvant uning hajmiga kirganda tetiklanadi. 1908 yilda nemis fizigi X. Geyger tomonidan ixtiro qilingan va u nemis fizigi V. Myuller bilan birgalikda takomillashtirgan. Geiger...... Illustrated entsiklopedik lug'at

Geiger hisoblagichi, gaz zarralari detektori. Zarracha yoki g kvant uning hajmiga kirganda tetiklanadi. 1908 yilda nemis fizigi X. Geyger tomonidan ixtiro qilingan va u nemis fizigi V. Myuller bilan birgalikda takomillashtirgan. Geiger hisoblagichi qo'llanilgan...... Zamonaviy ensiklopediya

Har xil turdagi radioaktiv va boshqa ionlashtiruvchi nurlanishlarni aniqlash va o'rganish uchun gaz tashuvchi qurilma: a va b zarralar, g kvantlar, yorug'lik va rentgen kvantlari, kosmik nurlardagi yuqori energiyali zarralar (Qarang: Kosmik nurlar) va ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

- [nomi bilan nemis. fiziklar X. Geyger (H. Geiger; 1882 1945) va V. Myuller (V. Muller; 1905 79)] radioaktiv va boshqa ionlashtiruvchi nurlanishning gaz razryadli detektori (a va beta zarralar, kvantlar, yorug'lik va rentgen kvantlari, kosmik zarralar. radiatsiya ... ... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Hisoblagich - bu biror narsani hisoblash uchun mo'ljallangan qurilma. Hisoblagich (elektronika) uzluksiz yig'indidan foydalangan holda bir-biridan keyingi hodisalar sonini (masalan, impulslar) hisoblash yoki ularning to'planish darajasini aniqlash uchun qurilma ... ... Vikipediya

Geiger hisoblagichi— u orqali o'tadigan ionlashtiruvchi zarrachalar sonini hisoblash uchun gaz razryad qurilmasi. Bu gaz bilan to'ldirilgan kondansat?r bo'lib, u gaz hajmida ionlashtiruvchi zarracha paydo bo'lganda buziladi. Geiger hisoblagichlari ionlashtiruvchi nurlanishning juda mashhur detektorlari (sensorlari) hisoblanadi. Hozirgi kunga qadar, bizning asrimizning boshida yangi paydo bo'lgan yadro fizikasi ehtiyojlari uchun ixtiro qilingan, g'alati darajada, to'liq almashtirish mavjud emas.

Geiger hisoblagichining dizayni juda oddiy. Oson ionlangan neon va argondan tashkil topgan gaz aralashmasi ikkita elektrodli muhrlangan idishga kiritiladi. Tsilindrning materiali har xil bo'lishi mumkin - shisha, metall va boshqalar.

Odatda hisoblagichlar butun yuzasi bo'ylab radiatsiyani sezadilar, ammo bu maqsadda silindrda maxsus "oyna" bo'lganlar ham bor. Geiger-Myuller hisoblagichining keng qo'llanilishi uning yuqori sezuvchanligi, turli radiatsiyalarni aniqlash qobiliyati, qiyosiy soddaligi va o'rnatishning arzonligi bilan izohlanadi.

Geiger hisoblagichining ulanish sxemasi

Elektrodlarga yuqori kuchlanish U qo'llaniladi (rasmga qarang), bu o'z-o'zidan hech qanday tushirish hodisalariga olib kelmaydi. Hisoblagich uning gazsimon muhitida ionlanish markazi paydo bo'lgunga qadar shu holatda qoladi - tashqaridan kelgan ionlashtiruvchi zarracha tomonidan hosil qilingan ionlar va elektronlar izi. Elektr maydonida tezlashadigan birlamchi elektronlar gaz muhitining boshqa molekulalarini "yo'lda" ionlashtiradi va tobora ko'proq yangi elektronlar va ionlarni hosil qiladi. Ko'chki kabi rivojlanib, bu jarayon elektrodlar orasidagi bo'shliqda elektron-ion bulutining shakllanishi bilan yakunlanadi va uning o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshiradi. Hisoblagichning gaz muhitida oqindi paydo bo'ladi, hatto yalang'och ko'z bilan ham ko'rinadigan (agar idish shaffof bo'lsa).

Teskari jarayon - gaz muhitini halogen hisoblagichlarda asl holatiga qaytarish - o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Gaz muhitida oz miqdorda bo'lgan galogenlar (odatda xlor yoki brom) o'yinga kiradi va zaryadning intensiv rekombinatsiyasiga hissa qo'shadi. Ammo bu jarayon ancha sekin. Geiger hisoblagichining radiatsiya sezgirligini tiklash uchun zarur bo'lgan vaqt va uning ishlashini aniqlaydigan narsa - "o'lik" vaqt - uning asosiy pasport xususiyati.

Bunday hisoblagichlar halogen o'z-o'zidan o'chadigan hisoblagichlar sifatida belgilanadi. Juda past ta'minot kuchlanishi, yaxshi chiqish signali parametrlari va juda yuqori tezlik bilan tavsiflanadi, ular maishiy radiatsiya monitoringi qurilmalarida ionlashtiruvchi nurlanish sensori sifatida talabga ega.

Geiger hisoblagichlari ionlashtiruvchi nurlanishning har xil turlarini - a, b, g, ultrabinafsha, rentgen nurlari, neytronlarni aniqlashga qodir. Ammo metrning haqiqiy spektral sezgirligi uning dizayniga juda bog'liq. Shunday qilib, a- va yumshoq b-nurlanishga sezgir hisoblagichning kirish oynasi juda nozik bo'lishi kerak; Buning uchun odatda 3...10 mikron qalinlikdagi slyuda ishlatiladi. Qattiq b- va g-nurlanishga reaksiyaga kirishuvchi hisoblagich tsilindri odatda devor qalinligi 0,05....0,06 mm bo'lgan silindr shakliga ega (u hisoblagichning katodi bo'lib ham xizmat qiladi). Rentgen hisoblagich oynasi berilliydan, ultrabinafsha taymer oynasi esa kvarts shishasidan qilingan.

Hisoblash tezligining Geiger hisoblagichidagi ta'minot kuchlanishiga bog'liqligi

Bor neytron hisoblagichga kiritiladi, u bilan o'zaro ta'sirlashganda neytron oqimi osongina qayd etilgan a-zarrachalarga aylanadi. Foton nurlanishi - ultrabinafsha, rentgen, g-nurlanish - Geiger hisoblagichlari bilvosita - fotoelektr effekti, Kompton effekti, juft yaratish effekti orqali idrok etadi; har bir holatda katod moddasi bilan o'zaro ta'sir qiluvchi nurlanish elektronlar oqimiga aylanadi.

Hisoblagich tomonidan aniqlangan har bir zarracha, uning chiqish pallasida qisqa puls hosil qiladi. Vaqt birligida paydo bo'ladigan impulslar soni - Geiger hisoblagichining hisoblash tezligi - ionlashtiruvchi nurlanish darajasiga va uning elektrodlaridagi kuchlanishga bog'liq. Upit kuchlanishiga nisbatan hisoblash tezligining standart grafigi yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan. Bu yerda Uns - hisoblashni boshlash kuchlanishi; Ung va Uvg - ishchi qismning pastki va yuqori chegaralari, plato deb ataladi, bunda hisoblash tezligi hisoblagich ta'minot kuchlanishidan deyarli mustaqildir. Ish kuchlanishi Ur odatda ushbu qismning o'rtasida tanlanadi. Bu Np ga to'g'ri keladi - bu rejimda hisoblash tezligi.

Hisoblash tezligining hisoblagichning radiatsiyaviy ta'sir darajasiga bog'liqligi uning asosiy xarakteristikasi hisoblanadi. Ushbu bog'liqlikning grafigi tabiatan deyarli chiziqli va shuning uchun hisoblagichning radiatsiya sezgirligi ko'pincha impuls / mR (mikrorentgen uchun impulslar; bu o'lcham hisoblash tezligi - impuls / s - radiatsiya nisbati) ko'rinishida ko'rsatiladi. darajasi - mR/s).

Agar u ko'rsatilmagan bo'lsa, hisoblagichning radiatsiya sezgirligi uning boshqa juda muhim parametri - o'z foni bilan aniqlanishi kerak. Bu hisoblash tezligining nomi bo'lib, uning omili ikki komponentdan iborat: tashqi - tabiiy fon nurlanishi va ichki - hisoblagichning o'zida joylashgan radionuklidlarning nurlanishi, shuningdek uning katodining o'z-o'zidan elektron emissiyasi.

Hisoblash tezligining Geiger hisoblagichidagi gamma kvantlar energiyasiga ("qattiqlik bilan zarba") bog'liqligi

Geiger hisoblagichining yana bir muhim xususiyati uning nurlanish sezuvchanligining ionlashtiruvchi zarrachalar energiyasiga ("qattiqlik") bog'liqligidir. Ushbu bog'liqlik qanchalik muhim ekanligi rasmdagi grafikda ko'rsatilgan. "Qattiqlik bilan haydash" olingan o'lchovlarning aniqligiga ta'sir qilishi aniq.

Geiger hisoblagichining ko'chki qurilmasi ekanligi ham o'zining kamchiliklariga ega - bunday qurilmaning reaktsiyasidan uning qo'zg'alish sababini aniqlash uchun foydalanish mumkin emas. Geiger hisoblagichi tomonidan a-zarralar, elektronlar va g-kvantlar ta'sirida hosil bo'lgan chiqish impulslari farq qilmaydi. Zarrachalarning o'zlari va ularning energiyalari ular hosil qilgan qo'sh ko'chkilarda butunlay yo'qoladi.

Jadvalda maishiy radiatsiya monitoringi qurilmalari uchun eng mos bo'lgan mahalliy ishlab chiqarishning o'z-o'zidan o'chadigan halogen Geiger hisoblagichlari haqida ma'lumot berilgan.

• 1 — ish kuchlanishi, V;
• 2 - plato - hisoblash tezligining ta'minot kuchlanishiga past bog'liqligi mintaqasi, V;
• 3 - hisoblagichning o'z foni, imp/s, ortiq emas;
• 4 — hisoblagichning radiatsiya sezgirligi, imp/mR (* — kobalt-60 uchun);
• 5 - chiqish pulsining amplitudasi, V, kam emas;
• 6 - o'lchamlar, mm - diametri x uzunlik (uzunlik x kenglik x balandlik);
• 7.1 - qattiq b - va g - nurlanish;
• 7.2 - bir xil va yumshoq b - radiatsiya;
• 7.3 - bir xil va a - radiatsiya;
• 7,4 - g - nurlanish.

Kirish

1. Hisoblagichlarning maqsadi

2. Hisoblagichning dizayni va ishlash printsipi

3. Asosiy fizik qonunlar

3.1 Zarrachalarni ro'yxatdan o'tkazgandan so'ng funksionallikni tiklash

3.2 Dozimetrik xarakteristikalar

3.3 Sensorni hisoblash xarakteristikasi

Xulosa

Adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Geiger-Myuller hisoblagichlari ionlashtiruvchi nurlanishning eng keng tarqalgan detektorlari (datchiklari) hisoblanadi. Hozirgi kunga qadar, bizning asrimizning boshida yangi paydo bo'lgan yadro fizikasi ehtiyojlari uchun ixtiro qilingan, g'alati darajada, to'liq almashtirish mavjud emas. Asosiysi, Geiger hisoblagichi juda oddiy. Asosan oson ionlangan neon va argondan tashkil topgan gaz aralashmasi ikkita elektrodli yaxshi evakuatsiya qilingan muhrlangan silindrga kiritiladi. Tsilindr shisha, metall va boshqalar bo'lishi mumkin Odatda, hisoblagichlar butun yuzasi bo'ylab radiatsiyani sezadilar, ammo bu maqsadda silindrda maxsus "oyna" bo'lganlar ham bor.

Elektrodlarga yuqori kuchlanish U qo'llaniladi (rasmga qarang), bu o'z-o'zidan hech qanday tushirish hodisalariga olib kelmaydi. Hisoblagich o'zining gaz muhitida ionlanish markazi - tashqaridan kelgan ionlashtiruvchi zarracha tomonidan hosil qilingan ionlar va elektronlar izi paydo bo'lguncha shu holatda qoladi. Elektr maydonida tezlashadigan birlamchi elektronlar gaz muhitining boshqa molekulalarini "yo'lda" ionlashtiradi va tobora ko'proq yangi elektronlar va ionlarni hosil qiladi. Ko'chki kabi rivojlanib, bu jarayon elektrodlararo bo'shliqda elektron-ion bulutining paydo bo'lishi bilan yakunlanadi va uning o'tkazuvchanligini keskin oshiradi. Hisoblagichning gaz muhitida oqindi paydo bo'ladi, hatto yalang'och ko'z bilan ham ko'rinadigan (agar idish shaffof bo'lsa).

Teskari jarayon - gazsimon muhitning halogen hisoblagichlarda asl holatiga qaytishi - o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Ta'sir gaz muhitida oz miqdorda bo'lgan galogenlar (odatda xlor yoki brom) bilan o'ynaydi, ular zaryadning intensiv rekombinatsiyasiga yordam beradi. Ammo bu jarayon ancha sekinroq. Geiger hisoblagichining radiatsiya sezgirligini tiklash uchun zarur bo'lgan vaqt uzunligi va aslida uning ishlashini aniqlaydi - "o'lik" vaqt - uning muhim xususiyati. Bunday hisoblagichlar halogen o'z-o'zidan o'chadigan hisoblagichlar deb ataladi. Eng past ta'minot kuchlanishi, mukammal chiqish signali parametrlari va juda yuqori tezlik bilan ajralib turadi, ular maishiy radiatsiya monitoringi qurilmalarida ionlashtiruvchi nurlanish sensori sifatida foydalanish uchun ayniqsa qulay ekanligini isbotladi.

Geiger hisoblagichlari ionlashtiruvchi nurlanishning turli turlariga - a, b, g, ultrabinafsha, rentgen nurlari, neytronlarga javob berishga qodir. Ammo hisoblagichning haqiqiy spektral sezgirligi ko'p jihatdan uning dizayniga bog'liq. Shunday qilib, a- va yumshoq b-nurlanishga sezgir hisoblagichning kirish oynasi juda nozik bo'lishi kerak; Buning uchun odatda 3...10 mikron qalinlikdagi slyuda ishlatiladi. Qattiq b- va g-nurlanishga reaksiyaga kirishuvchi hisoblagich tsilindri odatda devor qalinligi 0,05...0,06 mm bo'lgan silindr shakliga ega (u hisoblagichning katodi bo'lib ham xizmat qiladi). Rentgen hisoblagich oynasi berilliydan, ultrabinafsha taymer oynasi esa kvarts shishasidan qilingan.

geiger Myuller qarshi dozimetrik nurlanish

1. Hisoblagichlarning maqsadi

Geiger-Myuller hisoblagichi - bu ionlashtiruvchi nurlanish intensivligini aniqlash yoki boshqacha aytganda, yadroviy reaktsiyalar paytida paydo bo'ladigan ionlashtiruvchi zarralarni hisoblash uchun mo'ljallangan ikki elektrodli qurilma: geliy ionlari (- zarralar), elektronlar (- zarralar), rentgen nurlari. kvantlar (- zarralar) va neytronlar. Zarrachalar juda yuqori tezlikda tarqaladi [2 gacha. Ionlar uchun 10 7 m/s (energiyasi 10 MeV gacha) va elektronlar uchun yorug'lik tezligi haqida (energiya 0,2 - 2 MeV)], shuning uchun ular hisoblagich ichiga kirib boradi. Hisoblagichning roli zarracha qurilma hajmiga kirganda qisqa (millisekundning fraktsiyalari) kuchlanish pulsini (birliklar - o'nlab volts) hosil qilishdir.

Boshqa ionlashtiruvchi nurlanish detektorlari (datchiklari) bilan solishtirganda (ionlash kamerasi, proportsional hisoblagich) Geiger-Myuller hisoblagichi yuqori chegara sezgirligiga ega - bu sizga erning tabiiy radioaktiv fonini (10 sm 2 ga 1 zarracha) boshqarish imkonini beradi. - 100 soniya). O'lchovning yuqori chegarasi nisbatan past - sekundiga sm 2 ga 10 4 zarrachagacha yoki soatiga 10 Sievertgacha (Sv/s). Hisoblagichning o'ziga xos xususiyati zarrachalar turi, ularning energiyasi va sensor hajmida zarracha tomonidan ishlab chiqarilgan ionlanishlar sonidan qat'i nazar, bir xil chiqish kuchlanish impulslarini yaratish qobiliyatidir.

2. Hisoblagichning dizayni va ishlash printsipi

Geiger hisoblagichining ishlashi metall elektrodlar orasidagi o'z-o'zidan barqaror bo'lmagan impulsli gaz razryadiga asoslanadi, bu gaz -, - yoki - zarrachalarining ionlanishi natijasida bir yoki bir nechta elektronlar tomonidan boshlanadi. Hisoblagichlar odatda silindrsimon elektrod konstruktsiyasidan foydalanadi va ichki silindrning (anod) diametri tashqi (katod) dan ancha kichikroq (2 yoki undan ko'p kattalik buyurtmasi) fundamental ahamiyatga ega. Anodning xarakterli diametri 0,1 mm.

Zarrachalar hisoblagichga vakuum qobig'i va "silindrsimon" konstruktsiyadagi katod orqali kiradi (2-rasm, A) yoki dizaynning "oxirgi" versiyasida maxsus tekis yupqa oyna orqali (2-rasm). ,b). Oxirgi variant past kirish qobiliyatiga ega (masalan, qog'oz varag'ida saqlanadi) zarrachalarni ro'yxatga olish uchun ishlatiladi, lekin zarrachalar manbai tanaga kirsa, juda biologik xavflidir. Slyuda oynalari bo'lgan detektorlar nisbatan past energiya ("yumshoq" beta nurlanish) zarralarini hisoblash uchun ham ishlatiladi.

Guruch. 2. Silindrikning sxematik konstruksiyalari ( A) va oxiri ( b) Geiger hisoblagichlari. Belgilar: 1 - vakuum qobig'i (shisha); 2 - anod; 3 - katod; 4 - deraza (slyuda, selofan)

Yuqori energiyali zarralar yoki yumshoq rentgen nurlarini ro'yxatga olish uchun mo'ljallangan hisoblagichning silindrsimon versiyasida yupqa devorli vakuum qobig'i ishlatiladi va katod yupqa folga yoki yupqa metall plyonka (mis) shaklida tayyorlanadi. , alyuminiy) qobiqning ichki yuzasiga yotqizilgan. Bir qator dizaynlarda yupqa devorli metall katod (qattiqlashtiruvchilar bilan) vakuum qobig'ining elementi hisoblanadi. Qattiq rentgen nurlanishi (zarralar) penetratsion quvvatni oshirdi. Shuning uchun u vakuum qobig'ining etarlicha qalin devorlari va massiv katodli detektorlar tomonidan qayd etiladi. Neytron hisoblagichlarida katod yupqa kadmiy yoki bor qatlami bilan qoplangan bo'lib, unda neytron nurlanishi yadro reaktsiyalari orqali radioaktiv nurlanishga aylanadi.

Qurilmaning hajmi odatda atmosferaga yaqin bosimda (10 -50 kPa) kichik (1% gacha) argon aralashmasi bilan argon yoki neon bilan to'ldiriladi. Bo'shatishdan keyingi kiruvchi hodisalarni bartaraf etish uchun gaz to'ldirishga brom yoki spirt bug'ining aralashmasi (1% gacha) kiritiladi.

Geiger hisoblagichining zarrachalarni turi va energiyasidan qat'iy nazar ro'yxatga olish qobiliyati (zarracha hosil qilgan elektronlar sonidan qat'i nazar, bitta kuchlanish impulsini yaratish) anodning diametri juda kichik bo'lganligi sababli, deyarli elektrodlarga qo'llaniladigan barcha kuchlanish tor yaqin anodli qatlamda to'plangan. Qatlamdan tashqarida gaz molekulalarini ionlashtiradigan "zarrachalarni ushlab turadigan hudud" mavjud. Molekulalardan zarracha tomonidan uzilgan elektronlar anod tomon tezlashadi, lekin elektr maydon kuchining pastligi tufayli gaz kuchsiz ionlanadi. Elektronlar yuqori maydon kuchiga ega bo'lgan anodga yaqin qatlamga kirgandan so'ng ionlanish keskin ortadi, bu erda elektron ko'chkilari (bir yoki bir nechta) juda yuqori elektron ko'payish darajasi bilan rivojlanadi (10 7 gacha). Biroq, bundan kelib chiqadigan oqim hali sensor signalining shakllanishiga mos keladigan qiymatga etib bormaydi.

Oqimning ish qiymatiga yanada oshishi, ko'chkilarda, ionlanish bilan bir vaqtda, taxminan 15 eV energiyaga ega bo'lgan ultrabinafsha fotonlar hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, ular gaz to'ldirilishidagi aralashmalar molekulalarini ionlashtirish uchun etarli (masalan, ionlanish). brom molekulalarining potensiali 12,8 V). Qatlamdan tashqaridagi molekulalarning fotoionlanishi natijasida hosil bo'lgan elektronlar anod tomon tezlashadi, lekin maydon kuchi pastligi sababli bu erda ko'chkilar rivojlanmaydi va jarayon razryadning rivojlanishiga kam ta'sir qiladi. Qatlamda vaziyat boshqacha: hosil bo'lgan fotoelektronlar yuqori kuchlanish tufayli yangi fotonlar hosil bo'ladigan kuchli ko'chkilarni boshlaydi. Ularning soni boshlang'ichdan oshadi va qatlamdagi jarayon "fotonlar - elektron ko'chkilar - fotonlar" sxemasi bo'yicha tez (bir necha mikrosekund) ortadi ("tetik rejimiga" kiradi). Bunday holda, zarracha tomonidan boshlangan birinchi ko'chkilar joyidan oqim anod bo'ylab tarqaladi ("ko'ndalang ate?leme"), anod oqimi keskin ortadi va sensor signalining oldingi qirrasi hosil bo'ladi.

Signalning orqa tomoni (joriy pasayish) ikkita sababga bog'liq: rezistor bo'ylab oqimdan kuchlanish pasayishi tufayli anod potentsialining pasayishi (etakchi chetida potentsial elektrodlararo sig'im tomonidan saqlanadi) va pasayish. elektronlar anodni tark etgandan so'ng ionlarning fazoviy zaryadi ta'sirida qatlamdagi elektr maydon kuchida (zaryad nuqtalarning potentsiallarini oshiradi, buning natijasida qatlam bo'ylab kuchlanish pasayishi kamayadi va zarrachalarni ushlab turish sohasida). ortadi). Ikkala sabab ham ko'chki rivojlanishining intensivligini pasaytiradi va "ko'chki - fotonlar - ko'chki" sxemasi bo'yicha jarayon susayadi va sensor orqali oqim kamayadi. Joriy impuls tugagandan so'ng, anod potentsiali boshlang'ich darajaga ko'tariladi (anod qarshiligi orqali elektrodlararo sig'imning zaryadlanishi tufayli biroz kechikish bilan), elektrodlar orasidagi bo'shliqdagi potentsial taqsimot asl shakliga qaytadi. ionlarning katodga va hisoblagichga ketishi natijasida yangi zarrachalarning kelishini qayd etish qobiliyati tiklanadi.

Ionlashtiruvchi nurlanish detektorlarining o'nlab turlari ishlab chiqariladi. Ularni belgilash uchun bir nechta tizimlar qo'llaniladi. Masalan, STS-2, STS-4 - o'z-o'zidan o'chadigan so'nggi hisoblagichlar yoki MS-4 - mis katodli hisoblagichlar (B - volframli, G - grafitli) yoki SAT-7 - so'nggi zarrachalar hisoblagichi, SBM- 10 - hisoblagich - metall zarralari, SNM-42 - metall neytron hisoblagichi, SRM-1 - rentgen nurlari uchun hisoblagich va boshqalar.

3. Asosiy fizik qonunlar

3.1 Zarrachalarni ro'yxatdan o'tkazgandan so'ng funksionallikni tiklash

Zarrachani aniqlagandan so'ng ionlarning bo'shliqni tark etish vaqti nisbatan uzoq bo'lib chiqadi - bir necha millisekundlar, bu nurlanish dozasi tezligini o'lchash uchun yuqori chegarani cheklaydi. Yuqori nurlanish intensivligida zarralar ionning chiqish vaqtidan qisqaroq vaqt oralig'ida keladi va ba'zi zarralar sensor tomonidan aniqlanmaydi. Jarayon sensorning funksionalligini tiklash vaqtida uning anodidagi kuchlanish osillogrammasi bilan tasvirlangan (3-rasm).

Guruch. 3. Geiger hisoblagichi anodidagi kuchlanish oscillogrammalari. U o- normal rejimda signal amplitudasi (yuzlab volts). 1 - 5 - zarracha raqamlari

Birinchi zarrachaning (3-rasmda 1) datchik hajmiga kirishi impulsli gaz ajralishini boshlaydi, bu esa kuchlanishning miqdori bo'yicha pasayishiga olib keladi. U o(oddiy signal amplitudasi). Bundan tashqari, ionlar katodni tark etganda va elektrodlararo sig'imning kuchlanish manbasidan cheklovchi rezistor orqali zaryadlanishi tufayli bo'shliq bo'ylab oqimning sekin pasayishi natijasida kuchlanish kuchayadi. Agar birinchisi kelganidan keyin qisqa vaqt oralig'ida boshqa zarracha sensorga kirsa (3-rasmda 2), fazoning ta'siri sharoitida anodda kuchlanishning pasayishi va maydonning past kuchlanishi tufayli tushirish jarayonlari zaif rivojlanadi. ionlarning zaryadi. Bunday holda, sensor signali qabul qilib bo'lmaydigan darajada kichik bo'lib chiqadi. Birinchi zarradan keyin uzoqroq vaqt oralig'idan keyin ikkinchi zarraning kelishi (3-rasmda 3 - 5 zarralar) katta amplituda signal beradi, chunki kuchlanish kuchayadi va kosmik zaryad kamayadi.

Agar ikkinchi zarracha birinchidan keyin datchikga 1 va 2-rasmdagi zarrachalar orasidagi vaqt oralig'idan qisqaroq oraliqda kirsa. 3, keyin yuqorida ko'rsatilgan sabablarga ko'ra, sensor umuman signal yaratmaydi ("zarrachani hisoblamaydi"). Shu munosabat bilan, 1 va 2 zarralar orasidagi vaqt oralig'i "o'lik vaqtga qarshi" deb ataladi (2-zarrachaning signal amplitudasi normalning 10% ni tashkil qiladi). Shaklda 2 va 5 zarralar orasidagi vaqt oralig'i. 3 "sensorni tiklash vaqti" deb ataladi (5-zarracha signali 90% normal). Bu vaqt ichida sensor signallarining amplitudasi kamayadi va ular elektr impuls hisoblagichi tomonidan qayd etilmasligi mumkin.

O'lik vaqt (0,01 - 1 ms) va bo'shatish vaqti (0,1 - 1 ms) Geiger hisoblagichining muhim parametrlari hisoblanadi. Ushbu parametrlarning qiymatlari qanchalik past bo'lsa, maksimal qayd etilgan doza tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Parametrlarni aniqlaydigan asosiy omillar gaz bosimi va cheklovchi rezistorning qiymati hisoblanadi. Bosim va qarshilik qiymatining pasayishi bilan o'lik vaqt va tiklanish vaqti kamayadi, chunki bo'shliqdan ionning chiqib ketish tezligi oshadi va elektrodlararo sig'imning zaryadlash jarayonining vaqt konstantasi pasayadi.

3.2 Dozimetrik xarakteristikalar

Geiger hisoblagichining sezgirligi sensor tomonidan hosil qilingan impulslar chastotasining soatiga mikrozivertlarda o'lchanadigan nurlanish dozasi tezligiga nisbati (mSv/s; variantlar: Sv/s, mSv/s, mSv/s). Odatda sezgirlik qiymatlari: mikrosievert uchun 0,1 - 1 impuls. Operatsion diapazonda sezuvchanlik hisoblagich ko'rsatkichlari (soniyada impulslar soni) va doza tezligi o'rtasidagi mutanosiblik koeffitsientidir. Diapazondan tashqarida proportsionallik buziladi, bu detektorning dozimetrik xarakteristikasi - ko'rsatkichlarning doza tezligiga bog'liqligi bilan namoyon bo'ladi (4-rasm).

Guruch. Turli gaz bosimiga ega bo'lgan ikkita hisoblagich uchun (1 - 5 kPa, 2 - 30 kPa) radioaktiv nurlanishning doza tezligiga (dozimetrik xarakteristikalar) hisoblash tezligining bog'liqligi.

Jismoniy mulohazalar shuni ko'rsatadiki, doza tezligi oshishi bilan sensorning ko'rsatkichlari (1/) qiymatdan oshmasligi kerak, bu erda sensorning o'lik vaqti (qisqaroq vaqt oralig'idan keyin kelgan zarralar hisobga olinmaydi). Shuning uchun dozimetrik xarakteristikaning ishchi chiziqli kesimi intensiv nurlanish hududida (1/) gorizontal tekis chiziqqa silliq o'tadi.

O'lik vaqtning kamayishi bilan sensorning dozimetrik xarakteristikasi yuqoriroq radiatsiya kuchida yuqori darajada gorizontal holga keladi va o'lchovning yuqori chegarasi ortadi. Bu holat gaz bosimi pasayganda kuzatiladi (4-rasm). Biroq, shu bilan birga, sensorning sezgirligi pasayadi (molekulalar bilan to'qnashmasdan gaz chiqarish oralig'ini kesib o'tadigan zarralar soni ortadi). Shuning uchun bosimning pasayishi bilan dozimetrik xarakteristikasi pasayadi. Matematik jihatdan xarakteristika quyidagi munosabat bilan tavsiflanadi:

Qayerda N- hisoblash tezligi (sensor ko'rsatkichlari - soniyada impulslar soni); - qarshi sezuvchanlik (mikrozievert uchun sekundiga impulslar); R- nurlanish dozasining tezligi; - sensorning o'lik vaqti (sekundlarda).

3.3 Sensorni hisoblash xarakteristikasi

Radiatsiya dozasi tezligini kuzatish ko'pincha ochiq havoda yoki dalada amalga oshirilishi kerak, bu erda sensor batareyalar yoki boshqa galvanik manbalardan quvvatlanadi. Ularning kuchlanishi ishlaganda pasayadi. Shu bilan birga, sensordagi gazni chiqarish jarayonlari juda kuchli darajada kuchlanishga bog'liq. Shuning uchun Geiger hisoblagich ko'rsatkichlarining doimiy radiatsiya dozasi tezligidagi kuchlanishga bog'liqligi sensorning eng muhim xususiyatlaridan biridir. Bog'liqlik sensorning hisoblash xarakteristikasi deb ataladi (5-rasm).

Taqdim etilgan bog'liqliklardan birida (egri 2) xarakterli nuqtalar belgilanadi A - D. Past kuchlanishda (nuqtaning chap tomonida A) ionlashtiruvchi zarracha urilganda sensorda hosil bo'lgan elektronlar elektron ko'chkilarni boshlaydi, lekin ularning intensivligi kerakli amplitudali oqim impulsini hosil qilish uchun etarli emas va hisoblagich ko'rsatkichlari nolga teng. Nuqta A"boshlang'ich hisoblash kuchlanishi" ga mos keladi. Hududda kuchlanish kuchayishi bilan A - B Hisoblagich ko'rsatkichlari ortadi, chunki zarrachalarni ushlab turadigan hududdan yuqori maydon kuchiga ega bo'lgan anodga yaqin qatlamga elektronlarning kirish ehtimoli ortadi. Past kuchlanishda elektronlar qatlamga harakatlanish jarayonida ionlar bilan qayta birlashadilar (ular avvalo manfiy ionlarni hosil qilish uchun brom aralashmalari molekulalariga "yopishishi" mumkin). Shu nuqtada IN kuchlanish deyarli barcha elektronlarni qatlamga tezda ko'chirish uchun etarli va rekombinatsiya intensivligi nolga yaqin. Sensor normal amplituda signallarni ishlab chiqaradi.

Hisoblash xarakteristikasining ish maydonida B - C("xarakterli plato") hisoblagich ko'rsatkichlari kuchlanish kuchayishi bilan bir oz ortadi, bu katta amaliy ahamiyatga ega va Geiger hisoblagichining afzalligi hisoblanadi. Uning sifati yuqoriroq, plato qanchalik uzun bo'lsa (100-400 V) va hisoblash xarakteristikasining gorizontal qismining tikligi shunchalik past bo'ladi.

Guruch. 5. Gaz bosimi va brom aralashmalarining turli qiymatlarida hisoblash tezligining kuchlanishga bog'liqligi (hisoblash xarakteristikasi): 1 - 8 kPa, 0,5%; 2 - 16 kPa, 0,5%; 3 - 16 kPa, 5 mSv / soat nurlanish dozasi tezligi uchun 0,1%. A B C D- egri chiziqning xarakterli nuqtalari 2

Platoning tikligi (yoki qiyaligi). S kuchlanish birligiga hisoblagich ko'rsatkichlarining foiz o'zgarishi bilan tavsiflanadi:

Qayerda N B Va N C - metr ko'rsatkichlari platoning boshida va oxirida; U B Va U C- platoning boshida va oxirida kuchlanish qiymatlari. Nishabning odatiy qiymatlari 0,01 - 0,05% / V ni tashkil qiladi.

Hisoblash xarakteristikasining platosidagi o'qishlarning nisbiy barqarorligi ionlashtiruvchi zarrachaning kelishi bilan sensorda paydo bo'ladigan o'ziga xos turdagi tushirish bilan ta'minlanadi. Kuchlanishning oshishi elektron ko'chkilarning rivojlanishini kuchaytiradi, ammo bu faqat anod bo'ylab razryadning tarqalishining tezlashishiga olib keladi va hisoblagichning har bir zarracha uchun bitta signal hosil qilish qobiliyati deyarli buzilmaydi.

Hisoblash xarakteristikasining platosida kuchlanish kuchayishi bilan hisoblash tezligining biroz oshishi razryad ta'sirida katoddan elektronlarning chiqishi bilan bog'liq. Emissiya deb atalmish -protsesslar sabab bo'ladi, ya'ni ionlar, qo'zg'atilgan atomlar va fotonlar tomonidan elektronlarning chiqarilishini anglatadi. Koeffitsient shartli ravishda ionga to'g'ri keladigan elektronlar soniga teng deb hisoblanadi (hayajonlangan atomlar va fotonlar nazarda tutilgan). Koeffitsientning xarakterli qiymatlari 0,1 - 0,01 (10 - 100 ionlar gaz va katod materialining turiga qarab elektronni chiqaradi). Koeffitsientning bunday qiymatlari bilan Geiger hisoblagichi ishlamaydi, chunki katoddan chiqadigan elektronlar ionlashtiruvchi zarralar sifatida qayd etiladi ("noto'g'ri" signallar qayd etiladi).

Hisoblagichning normal ishlashi gaz to'ldirishga brom yoki spirt bug'ining kiritilishi bilan ta'minlanadi ("s?nd?rme aralashmalari"), bu koeffitsientni keskin kamaytiradi (10 -4 dan past). Bunday holda, noto'g'ri signallar soni ham keskin kamayadi, lekin sezilarli bo'lib qoladi (masalan, bir necha foiz). Kuchlanish kuchayishi bilan tushirish jarayonlari kuchayadi, ya'ni. ionlar, hayajonlangan atomlar va fotonlar soni ortadi va shunga mos ravishda noto'g'ri signallar soni ortadi. Bu hisoblash xarakteristikasining platosida (nishabning ortishi) va platoning oxiri (tik uchastkaga o'tish) datchiklari ko'rsatkichlarining biroz oshishini tushuntiradi. C - D). Nopoklik miqdori ortishi bilan koeffitsient ko'proq darajada kamayadi, bu platoning qiyaligini kamaytiradi va uning uzunligini oshiradi (5-rasmdagi 2 va 3 egri chiziqlar).

Shu bilan birga, s?nd?rme nopokligi tarkibining ma'lum bir qiymatdan oshishi (brom uchun 1%, alkogol uchun 10%) sensorning parametrlarini yomonlashtiradi: hisoblash kuchlanishi ko'tarila boshlaydi (nuqta). A rasmda), platoning qiyaligi oshadi va uzunligi kamayadi. Bu ionlashtiruvchi zarracha tomonidan hosil bo'lgan elektronlarning bir qismi og'ir manfiy ionlar hosil bo'lgan brom yoki spirt molekulalariga "yopishishi" bilan izohlanadi, ular sezilarli vaqtdan keyin anodga yaqin qatlamga kiradi. zarralarni ro'yxatga olish qobiliyati allaqachon tiklangan. Qatlamda yuqori maydon kuchi ta'sirida ion bo'linadi va natijada elektron noto'g'ri sensor signalini boshlaydi.

S?nd?rme aralashmalari ta'sir qilishning fizik mexanizmi katodga elektronlar emissiyasini keltirib chiqarishi mumkin bo'lgan ionlar, qo'zg'atilgan atomlar va fotonlarni etkazib berishning keskin kamayishi, shuningdek, katoddan elektronlarning ish funktsiyasining oshishi hisoblanadi. Katod tomon harakatlanish jarayonida asosiy gazning ionlari (neon yoki argon) nopoklik molekulalari bilan to'qnashuvda "zaryad almashinuvi" natijasida neytral atomlarga aylanadi, chunki neon va argonning ionlanish potentsiallari bromnikidan kattaroqdir. va spirtli ichimliklar (mos ravishda: 21,5 V; 15, 7 V; 12,8 V; 11,3 V). Bu holda chiqarilgan energiya molekulalarni yo'q qilishga yoki elektronlarning fotoemissiyasini keltirib chiqarishga qodir bo'lmagan kam energiyali fotonlarni shakllantirishga sarflanadi. Bundan tashqari, bunday fotonlar nopoklik molekulalari tomonidan yaxshi so'riladi.

Zaryad almashish jarayonida hosil bo'lgan nopoklik ionlari katodga kiradi, lekin elektronlar emissiyasini keltirib chiqarmaydi. Brom holatida bu ionning potentsial energiyasi (12,8 eV) katoddan ikkita elektronni yirtib tashlash uchun etarli emasligi bilan izohlanadi (biri ionni neytrallash uchun, ikkinchisi esa elektron ko'chkisini boshlash uchun). , chunki brom aralashma borligida katodni tark etuvchi elektronlarning ish funktsiyasi 7 eV ga oshadi. Spirtli ichimliklar holatida, katodda ionlarni neytrallashda, chiqarilgan energiya odatda elektronlarning chiqarilishiga emas, balki murakkab molekulaning dissotsiatsiyasiga sarflanadi.

Radiatsiyada paydo bo'ladigan uzoq umr ko'radigan (metastabil) asosiy gazning qo'zg'aluvchan atomlari, qoida tariqasida, katodga tushishi va elektronlarning emissiyasini keltirib chiqarishi mumkin, chunki ularning potentsial energiyasi ancha yuqori (masalan, neon uchun 16,6 eV). Biroq, jarayonning ehtimoli juda past bo'lib chiqadi, chunki atomlar nopoklik molekulalari bilan to'qnashganda, o'z energiyasini ularga o'tkazadi - "so'ndiriladi". Energiya nopoklik molekulalarining dissotsiatsiyasiga yoki kam energiyali fotonlarni chiqarishga sarflanadi, ular katoddan elektronlarning fotoemissiyasiga olib kelmaydi va nopoklik molekulalari tomonidan yaxshi so'riladi.

Taxminan xuddi shunday, razryaddan keladigan, katoddan elektronlar chiqarilishiga olib keladigan yuqori energiyali fotonlar "s?nd?r?l?r": ular nopoklik molekulalari tomonidan so'riladi, keyinchalik molekulalarning dissotsiatsiyasi va emissiyasi uchun energiya sarflanadi. kam energiyali fotonlar.

Brom qo'shilgan hisoblagichlarning chidamliligi ancha yuqori (10 10 - 10 11 impulslar), chunki u so'ndiradigan nopoklik molekulalarining parchalanishi bilan cheklanmaydi. Brom kontsentratsiyasining pasayishi uning nisbatan yuqori kimyoviy faolligi bilan bog'liq bo'lib, bu sensorni ishlab chiqarish texnologiyasini murakkablashtiradi va katod materialini tanlashga cheklovlar qo'yadi (masalan, zanglamaydigan po'latdan foydalaniladi).

Hisoblash xarakteristikasi gaz bosimiga bog'liq: uning oshishi bilan hisoblash boshlanishidagi kuchlanish kuchayadi (nuqta A 5-rasmda o'ngga siljiydi) va datchikdagi gaz molekulalari tomonidan ionlashtiruvchi zarrachalarni yanada samarali ushlash natijasida plato darajasi oshadi (5-rasmdagi 1 va 2 egri chiziqlar). Hisoblash boshlanishi kuchlanishining oshishi sensordagi shartlar Paschen egri chizig'ining o'ng shoxiga mos kelishi bilan izohlanadi.

Xulosa

Geiger-Myuller hisoblagichining keng qo'llanilishi uning yuqori sezuvchanligi, turli xil nurlanish turlarini aniqlash qobiliyati va o'rnatishning qiyosiy soddaligi va arzonligi bilan izohlanadi. Hisoblagich 1908 yilda Geiger tomonidan ixtiro qilingan va Myuller tomonidan takomillashtirilgan.

Silindrsimon Geiger-Myuller hisoblagichi metall truba yoki ichkaridan metalllashtirilgan shisha nay va silindr o'qi bo'ylab cho'zilgan ingichka metall ipdan iborat. Ip anod, trubka esa katod vazifasini bajaradi. Naycha siyrak gaz bilan to'ldirilgan, ko'p hollarda asil gazlar - argon va neon ishlatiladi. Katod va anod o'rtasida taxminan 400V kuchlanish hosil bo'ladi.Ko'pchilik hisoblagichlar uchun taxminan 360 dan 460 V gacha bo'lgan plato deb ataladigan joy mavjud, bu diapazonda kichik kuchlanish tebranishlari hisoblash tezligiga ta'sir qilmaydi.

Hisoblagichning ishlashi zarba ionlanishiga asoslangan.Radioaktiv izotop chiqaradigan G-kvantlar hisoblagich devorlariga urilib, undan elektronlarni uradi. Gaz bo'ylab harakatlanadigan va gaz atomlari bilan to'qnashgan elektronlar atomlardan elektronlarni urib, musbat ionlar va erkin elektronlarni hosil qiladi. Katod va anod orasidagi elektr maydoni elektronlarni ta'sir ionlanishi boshlanadigan energiyaga tezlashtiradi. Ionlarning ko'chkisi paydo bo'ladi va hisoblagich orqali oqim keskin ortadi. Bunday holda, R qarshiligida kuchlanish pulsi hosil bo'ladi, u ro'yxatga olish moslamasiga beriladi. Hisoblagich unga urilgan keyingi zarrachani qayd etishi uchun ko'chki oqimi o'chirilishi kerak. Bu avtomatik ravishda sodir bo'ladi. Hozirgi impuls paydo bo'lganda, R qarshiligida katta kuchlanish pasayishi sodir bo'ladi, shuning uchun anod va katod o'rtasidagi kuchlanish keskin pasayadi - shunchalik ko'pki, tushirish to'xtaydi va hisoblagich yana foydalanishga tayyor.

Hisoblagichning muhim xususiyati uning samaradorligidir. Hisoblagichga urilgan barcha g-fotonlar ikkilamchi elektronlarni bermaydi va qayd etilmaydi, chunki g-nurlarining materiya bilan o'zaro ta'siri nisbatan kam uchraydi va ikkilamchi elektronlarning bir qismi gazga etib bormasdan, qurilma devorlariga so'riladi. hajmi.

Hisoblagichning samaradorligi hisoblagich devorlarining qalinligi, ularning materiali va g-nurlanish energiyasiga bog'liq. Devorlari yuqori atom raqami Z bo'lgan materialdan yasalgan hisoblagichlar eng samarali hisoblanadi, chunki bu ikkilamchi elektronlar hosil bo'lishini oshiradi. Bundan tashqari, metrning devorlari etarlicha qalin bo'lishi kerak. Qarshi devorning qalinligi devor materialidagi ikkilamchi elektronlarning o'rtacha erkin yo'liga teng bo'lishi sharti bilan tanlanadi. Agar devor qalinligi katta bo'lsa, ikkilamchi elektronlar hisoblagichning ish hajmiga o'tmaydi va oqim zarbasi paydo bo'lmaydi. G-nurlanish materiya bilan zaif o'zaro ta'sir qilganligi sababli, odatda g-hisoblagichlarning samaradorligi ham past bo'ladi va faqat 1-2% ni tashkil qiladi. Geyger-Myuller hisoblagichining yana bir kamchiligi shundaki, u zarrachalarni aniqlash va ularning energiyasini aniqlash imkoniyatini bermaydi. Ushbu kamchiliklar sintillyatsion hisoblagichlarda mavjud emas.

Adabiyotlar ro'yxati

Acton D.R. Sovuq katodli gaz chiqarish qurilmalari. M.;L.: Energetika, 1965 yil.

Kaganov I.L. Ion qurilmalari. M.: Energetika, 1972 yil.

Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S. Elektrovakuumli elektron va gaz de?arj qurilmalari: Qo'llanma. M.: Radio va aloqa, 1985 yil.

Knoll M., Eichmeicher I. Texnik elektronika T. 2. M.: Energetika, 1971 yil.

Sidorenko V.V. Ionlashtiruvchi nurlanish detektorlari: Qo'llanma. L.: Kema qurish, 1989 yil

Saytda e'lon qilingan

Shunga o'xshash hujjatlar

Ionlashtiruvchi nurlanish tushunchasi va turlari. Radiatsiyani o'lchaydigan asboblar va Geiger hisoblagichining ishlash printsipi. Qurilmaning asosiy komponentlari va blok diagrammasi. Element bazasini tanlash va asoslash. SAPR OrCAD da elektron sxemasini loyihalash.

dissertatsiya, 30/04/2014 qo'shilgan


6-3-2-1 kodida CFC=11 va JJJJ triggerlari turi bilan asinxron hisoblagichni tahlil qilish va sintez qilish, uning maqsadi, navlari va texnik tavsiflari. Yig'ish hisoblagichi qanday ishlashiga misol. JK-triggerning sintezi (ma'lumotni yozib olish va saqlash uchun qurilma).

kurs ishi, 25.07.2010 qo'shilgan


Hisoblagich tushunchasi va maqsadi, uning parametrlari. Qo'shish va ayirish hisoblagichini qurish printsipi. Qaytariladigan hisoblagichning ko'p qirraliligi. 2n dan boshqa konversiya koeffitsientiga ega hisoblagichlar va bo'linuvchilar. O'tish hisoblagichlari (turli triggerlar).

referat, 29.11.2010 qo'shilgan


Electronics Workbench ishlab chiqish muhiti yordamida 30 tagacha hisoblash mumkin bo'lgan qurilmani amalga oshirish. Hisoblagichning ishlash printsipi kirishga berilgan impulslar sonini hisoblashdir. Qurilmaning tarkibiy qismlari: generator, prob, mantiqiy elementlar, trigger.

kurs ishi, 2010 yil 22-12-da qo'shilgan


Sintilatsiya hisoblagichining ishlash printsipi va qo'llash doirasi. Sintillyatsion spektrometrlarni kalibrlash. Qattiq sintillyatorlarni mahkamlash va o'rnatish. Antrasen va stilbendan tayyorlangan monokristalli sintillyatorlar. Impulsning amplitudasi analizatorlari.

referat, 2009-09-28 qo'shilgan


Datchiklar tushunchasi va ishlash printsipi, ularning maqsadi va vazifalari. Datchiklarning tasnifi va turlari, ularni qo'llash sohalari va imkoniyatlari. Regulyatorlarning mohiyati va asosiy xossalari. Kuchaytirgich va aktuatorlardan foydalanish xususiyatlari va parametrlari.

referat, 28.03.2010 qo'shilgan


Raqamli sxemalarda hisoblagichlar tomonidan bajariladigan kodli so'zlar bo'yicha mikrooperatsiyalar. K155TV1 triggerining blok diagrammasi, elektr parametrlari. Raqamli hisoblagichning ishlash prinsipi, haqiqat jadvalini qurish, Micro-Cap dasturida modellashtirish.

kurs ishi, 03/11/2013 qo'shilgan


Ikkilik integral hisoblagich va ikkilik o'nlik dekoderning ishlashini tahlil qilish. Foydalanilmayotgan kirishlarni quvvat avtobusiga, "umumiy" simga yoki boshqa ishlatilgan kirishga ulash. Dekoder vaqt diagrammasini tahlil qilish. Jonson hisoblagich qurilmasi.

laboratoriya ishi, qo'shilgan 06/18/2015


Yagona raqamli qurilmaning funktsional qismlarini ishlab chiqish: mantiqiy qurilma; hisoblagich, monostabil, hisoblagichga axborot oqimini sinxronlashtirish; dekoder qurilmaning ishlash natijasini odamlarga ochiq ko'rinishda taqdim etadi.

kurs ishi, 31.05.2012 qo'shilgan


Sensorlarning tavsifi va dizayni; ularning ishlash tamoyillari, foydalanish misollari. Ko'p qavatli binoda, kommunal xonalarda va avtoturargohda zinapoyalarning xavfsizligi va yoritilishi. Harakat qurilmalaridagi farqlar. Elektron infraqizil sensorning xususiyatlari.