Geiger counter - hlavní snímač pro měření záření. Zaznamenává gama, alfa, beta záření a rentgenové záření. Má nejvyšší citlivost ve srovnání s jinými způsoby záznamu záření, například ionizačních komor. To je hlavní důvod jeho rozšířeného rozdělení. Ostatní senzory pro měření záření jsou velmi vzácné. Téměř všechna dozimetrická monitorovací zařízení jsou postavena přesně na počítačích Geiger. Vyrábějí se ve velkém množství a jsou zde zařízení různých úrovní: od vojenských přijímacích dozimetrů po čínské spotřební zboží. Nyní koupit jakékoliv zařízení pro měření záření není problém.
Univerzální distribuce dozimetrických přístrojů ještě nebyla nedávno. Takže v roce 1986 se během černobylské havárie ukázalo, že obyvatelstvo prostě nemá žádné dozimetrické průzkumné zařízení, které mimochodem dále zhoršovaly následky katastrofy. Současně, navzdory šíření amatérského rozhlasu a kruhů technické tvořivosti, nebyly Geigerovy pulty prodávány v obchodech, takže nebylo možné vyrobit domácí dozimetry.
Geigerů pracuje princip práce
Jedná se o elektrovakuové zařízení s velmi jednoduchým principem provozu. Snímač radioaktivního záření je kovová nebo skleněná komora s metalizací naplněnou vypouštěným inertním plynem. Ve středu kamery je elektroda. Vnější stěny komory jsou připojeny k zdroji vysokého napětí (obvykle 400 voltů). Vnitřní elektroda - k citlivému zesilovači. Ionizující záření (záření) je proud částic. Doslova přenášejí elektrony z vysokonapěťové katody na anodové filamenty. Jednoduše vyvolává napětí, které lze již měřit připojením k zesilovači.
Vysoká citlivost Geigerova pultu je způsobena lavinovým efektem. Energie, kterou zesilovač registruje na výstupu, není energií zdroje ionizujícího záření. Jedná se o energii vysokonapěťového napájecího zdroje dozimetru. Přerušená částice přenáší pouze elektron (náboj energie, který se změní na proud, zaznamenaný měřidlem). Mezi elektrodami byla zavedena směs plynů sestávající ze vzácných plynů: argon, neon. Je určen k hašení vysokonapěťových výbojů. Pokud dojde k takovýmto výbojům, bude pro pult falešně pozitivní. Následující měřicí obvod ignoruje tyto odlehlé hodnoty. Kromě toho musí být také chráněn vysokonapěťovým napájecím zdrojem.
Napájecí obvod na Geigerovu počítadle poskytuje výstupní proud v několika mikroamprerech při výstupním napětí 400 voltů. Přesná hodnota napájecího napětí je nastavena pro každou značku měřicího přístroje podle její technické specifikace.
Geiger počítaje schopnosti, citlivost, zaznamenávané emise
Pomocí Geigerova pultu může být gama a beta záření registrováno a měřeno přesně. Bohužel nemůžete určit typ záření přímo. To se provádí nepřímo instalací bariér mezi senzorem a zkoumaným objektem nebo terénem. Gama paprsky mají vysokou propustnost a jejich pozadí se nemění. Pokud dozimetr detekoval beta záření, instalace separační bariéry, dokonce i z tenké vrstvy kovu, by téměř úplně blokovala tok beta částic.
Společné soubory jednotlivých dozimetrů DP-22, DP-24 nepoužívaly počítadla Geiger. Namísto toho byl tam použit ionizační komorový snímač, takže citlivost byla velmi nízká. Moderní dozimetrické přístroje na počítačích Geiger jsou tisíckrát citlivější. S nimi můžete zaznamenávat přirozené změny radiace slunečního záření.
Pozoruhodnou vlastností Geigerova pultu je jeho citlivost, která je desítky nebo stokrát vyšší než požadovaná úroveň. Pokud je měřidlo zapnuto v plně chráněné olověné komoře, zobrazí se obrovské přirozené pozadí záření. Tato měření nejsou závadou v návrhu samotného přístroje, který byl ověřen řadou laboratorních testů. Taková data jsou důsledkem přirozeného záření kosmického pozadí. Experiment ukazuje pouze citlivost Geigerova počítadla.
Konkrétně pro měření tohoto parametru udávají technické charakteristiky hodnotu citlivosti impulzního počítadla (impulsů na mikrosekundu). Čím více těchto impulzů je větší citlivost.
Měření radiace Geigerovým počítadlem, dozimetrovým obvodem
Dozimetrický obvod lze rozdělit na dva funkční moduly: vysokonapěťový napájecí zdroj a měřící obvod. Vysokonapěťový napájecí zdroj - analogový. Měřící modul na digitálních dozimetrech je vždy digitální. Jedná se o pulsní čítač, který zobrazuje odpovídající hodnotu ve formě čísel na stupnici nástroje. Pro měření dávky záření je nutné počítat impulsy za minutu, 10, 15 sekund nebo jiné hodnoty. Mikrokontrolér přepočítá počet impulzů na specifickou hodnotu na měřítku dozimetru v jednotkách standardního záření. Zde jsou nejčastější:
- Rentgenové snímky (obvykle používané rentgenové snímky);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Šedá, ráda
- hustota toku v mikrovlnách / m2.
Sievert je nejoblíbenější jednotka měření záření. Všechny normy jsou s ním korelovány, žádné další přepočty nejsou nutné. Rem - jednotka určující vliv záření na biologické objekty.
Srovnání Geigerova počítadla s výbojem plynu s snímačem polovodičového záření
Počítač Geiger je zařízení na vypouštění plynu a současný trend mikroelektroniky je jejich univerzální likvidace. Byly vyvinuty desítky variant senzorů polovodičového záření. Úroveň záření, kterou zaznamenávají, je mnohem vyšší než u Geigerových čítačů. Citlivost polovodičového snímače je horší, ale má další výhodu - efektivitu nákladů. Polovodiče nevyžadují vysokonapěťový výkon. U přenosných dozimetrů s bateriemi jsou vhodné. Další výhodou je registrace alfa částic. Objem plynu je značně větší než polovodičový snímač, jeho rozměry jsou však přijatelné i pro přenosnou technologii.
Měření záření alfa, beta a gama
Gama záření je nejjednodušší měřit. Jedná se o elektromagnetické záření, které je proudem fotonů (světlo je také proud fotonů). Na rozdíl od světla má mnohem vyšší frekvenci a velmi krátkou vlnovou délku. To mu umožňuje proniknout do atomů. V oblasti civilní ochrany je záření gama pronikající radiací. Prochází stěnami domů, aut, různých konstrukcí a je zadržována pouze vrstvou zeminy nebo betonu o několika metrech. Registrace gamma kvant je prováděna s dozimetrií podle přirozeného gama záření slunce. Nevyžadují žádné zdroje záření. Je to úplně jiná věc s beta a alfa zářením.
Pokud je záření α (alfa-záření) ionizující, pochází z vnějších objektů, pak je téměř bezpečné a je to proud atomů hélia. Rozsah a propustnost těchto částic je malý - několik mikrometrů (maximální milimetry) - v závislosti na propustnosti média. Z důvodu této funkce se téměř nezaregistruje u Geigerova počítadla. Současně je důležitá registrace záření alfa, protože tyto částice jsou extrémně nebezpečné, když pronikají do těla vzduchem, potravinami a vodou. Pro jejich vyhlášku jsou Geigerova počítadla omezena. Speciální polovodičové snímače jsou častější.
Beta záření je perfektně zaznamenáno počítadlem Geiger, protože beta částice je elektron. V atmosféře může létat stovky metrů, ale je dobře absorbován kovovými povrchy. V tomto ohledu musí mít geigerské počítadlo okno slídy. Kovová komora je tvořena malou tloušťkou stěny. Složení vnitřního plynu se volí tak, aby se zajistila malá tlaková ztráta. Detektor beta záření je umístěn na vzdálené sonde. V každodenním životě takové dozimetry nejsou rozšířené. Jedná se především o vojenské produkty.
Individuální dozimetr s počítadlem Geiger
Tato třída zařízení je vysoce citlivá, na rozdíl od starších modelů s ionizačními komorami. Spolehlivé modely nabízejí mnoho domácích výrobců: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Jedná se o samostatná zařízení s výstupy dat na obrazovku ve standardních jednotkách. Existuje způsob zobrazení nahromaděné dávky záření, stejně jako okamžitá hladina pozadí.
Slibným směrem je doména dosimetru - předpona smartphonu. Taková zařízení vyrábějí zahraniční výrobci. Mají bohaté technické schopnosti, je zde funkce uchovávání indikace, kalkulace, přepočítání a souhrn radiace po dny, týdny, měsíce. Zatím vzhledem k nízkým objemům výroby jsou náklady na tato zařízení poměrně vysoké.
Domácí dozimetry, proč jsou potřebné?
Geigerova přepážka je specifickým prvkem dozimetru, zcela nepřístupný pro nezávislou výrobu. Kromě toho se vyskytuje pouze v dozimetrech nebo prodává se samostatně v rozhlasových prodejnách. Je-li tento snímač k dispozici, mohou být všechny ostatní součásti dozimetru sestaveny nezávisle na částech spotřební elektroniky: televizory, základní desky atd. O desítce návrhů je nyní nabízeno na amatérských rádiích a fórech. Stojí za to, že jsou s nimi shromažďovány, neboť to jsou nejzachovalejší možnosti, mají podrobné výukové programy pro nastavení a úpravu.
Okruh pro zapnutí Geigerova pultu vždy znamená zdroj vysokého napětí. Typické provozní napětí měřidla je 400 voltů. Získává se podle obvodu blokovacího generátoru a to je nejkomplexnější prvek dosimetrického obvodu. Výstup čítače lze připojit k nízkofrekvenčnímu zesilovači a počítat kliknutí v reproduktoru. Takový dozimetr je sestaven v případě nouze, kdy není prakticky žádný čas na výrobu. Teoreticky může být výstup počítače Geiger připojen k audio vstupu domácích přístrojů, jako je počítač.
Samostatně vyrobené dozimetry vhodné pro přesné měření jsou sestaveny na mikrokontrolérech. Programovací dovednosti zde nejsou potřeba, protože program je zaznamenán připraven z volného přístupu. Zdejší problémy jsou typické pro domácí elektronickou produkci: získání desky s plošnými spoji, pájecí rozhlasové komponenty a výroba pouzdra. To vše je řešeno v malé dílně. Samostatně vyráběné dozimetry z Geigerů jsou vyráběny v případech, kdy:
- Neexistuje možnost zakoupit hotový dozimetr;
- potřebují zařízení se zvláštními vlastnostmi;
- je nutné studovat proces budování a nastavení dozimetru.
Domácí dozimetr je kalibrován proti přirozenému pozadí pomocí jiného dozimetru. Právě zde končí konstrukční proces.
