Счетчик Гейгера-Мюллера: принцип работы и назначение

Счетчик Гейгера-Мюллера: принцип работы и назначение

В 1908 году физик из Германии Ганс Гейгер трудился в химических лабораториях, принадлежащих Эрнсту Резерфорду. Там же им было предложено испытать счетчик заряженных частиц, представлявший собой ионизированную камеру. Камера являлась электро-конденсатором, который наполняли газом под высоким давлением. Еще Пьер Кюри применял это устройство на практике, изучая электричество в газах. Идея Гейгера – обнаруживать излучения ионов — была связана с их влиянием на уровень ионизации летучих газов.

В 1928 г. немецкий ученый Вальтер Мюллер, работавший с Гейгером и под его началом, создал несколько счетчиков, регистрирующих ионизирующие частицы. Устройства были нужны для дальнейшего исследования радиации. Физика, будучи наукой экспериментов, не могла бы существовать без измерительных конструкций. Были открыты только несколько излучений: γ, β, α. Задача Гейгера состояла в том, чтобы измерить чувствительными приборами все виды излучения.

Счетчик Гейгера-Мюллера — простой и дешевый радиоактивный датчик. Это не точный инструмент, который фиксирует отдельные частицы. Техника измеряет общую насыщенность ионизирующего излучения. Физики используют его с другими датчиками, чтобы добиться точности расчетов при проведении экспериментов.

Принцип работы счетчиков Гейгера

Это электровакуумный прибор с предельно простым принципом работы. Датчик радиоактивных излучений представляет собой металлическую или стеклянную камеру с металлизацией, заполненную разряженным инертным газом. По центру камеры располагают электрод. Внешние стенки камеры подключают к источнику высокого напряжения (обычно 400 вольт). Внутренний электрод — к чувствительному усилителю. Ионизирующие излучения (радиация) представляют собой поток частиц. Они буквально переносят электроны от высоковольтного катода в нити анода. На ней просто наводится напряжение, которое можно уже измерить, подключив к усилителю.

Высокая чувствительность счетчика Гейгера обусловлена лавинообразным эффектом. Энергия, которую регистрирует усилитель на выходе, – это не энергия источника ионизирующего излучения. Это энергия высоковольтного блока питания самого дозиметра. Проникшая частица только переносит электрон (энергетический заряд, который превращается в ток, регистрируемый измерителем). Между электродами введена газовая смесь, состоящая из благородных газов: аргона, неона. Она призвана гасить высоковольтные разряды. Если возникнет такой разряд, то это будет ложное срабатывание счетчика. Последующая измерительная схема игнорирует такие выбросы. Кроме того, высоковольтный блок питания тоже должен быть от них защищен.

Схема питания в счетчике Гейгера обеспечивает ток на выходе в нескольких микроампер при выходном напряжении 400 вольт. Точное значение напряжения питания устанавливается для каждой марки счетчика по его технической спецификации.

Преимущества и недостатки конструкций

Конструкции самодельных дозиметров и индикаторов радиации с использованием датчиков СБМ-20, СТС-5, СБТ-9 достаточно просты, имеют высокую чувствительность. Но у них есть очень важный недостаток — это промышленные датчики ионизирующего излучения, которые труднодоступны и дороги для покупки.

Индикатор радиации с датчиком из полупроводникового прибора дешев, но, в связи с нелинейностью характеристик полупроводников, труден в настройке, чувствителен к изменению температуры и напряжению питания.

Прибор с самодельным датчиком из ПЭТ-бутылки предельно прост, но требует схемы с полевым транзистором, который не всегда доступен для самодельщика. Кроме того, полевые транзисторы склонны к пробою в условиях сильной радиации.

Наиболее доступными являются конструкции с датчиками на базе стартера от неисправных ламп дневного света или неоновой лампы. К недостаткам датчика из стартера, как и неоновой лампы, необходимо отнести чувствительность к изменению температуры и напряжения питания, необходимость экранирования датчика от света и электромагнитного излучения. К преимуществам относится простота изготовления и настройки счетчика Гейгера своими руками.

Как проверять радиацию дома?

На сегодняшний день многие специализированные магазины предоставляют широкий выбор специального оборудования для измерения радиационного фона, которое можно использовать как в бытовых целях, так и для личной безопасности, чтобы измерить уровень радиации в квартире.

Важно отметить, что для проверки радиации в доме стоит использовать бытовые радиометры или дозиметры. Эти приборы, как правило, мало весят и являются максимально компактными для измерения радиации в квартире и для транспортировки и использования в любой удобный момент. Они могут реагировать на средние или относительно малые показатели радиационного излучения в квартире или доме, помогают проверять продукты питания, мебель, одежду и строительные материалы в процессе их эксплуатации.

Стоит помнить о том, что существует некая разница между дозиметром и радиометром. Дозиметр и счетчик Гейгера в домашних условиях помогает измерить концентрацию в воздухе ионизирующих веществ за определенный промежуток времени. Однако радиометр помогает проверить радиацию в квартире, зараженность продуктов питания и одежды, которую вы приобрели вне пределов дома и приносите для дальнейшего использования.

То есть, дозиметры подходят для постоянного контролирования радиационного фона в доме, а радиометры могут временно использоваться для проверки всего остального, что попадает в ваш дом из магазина или окружающей среды.

Шумометр

Информативный и полностью настраиваемый детектор шума, способный собирать статистику по расписанию, или же – по нажатию на кнопку Start. Вне зависимости от способа, сервис помогает узнать, не нарушают ли соседи покой сильным шумом, не сильно ли громко играет музыка после 23:00 и не пора ли сменить звуковое оборудование.

Платить за предлагаемый функционал приложения не придется – весь спектр возможностей разработчики выдают бесплатно и даже без рекламы. Единственный минус – снова исключительно английский язык.

Гаджет для любителей рыбалки: беспроводное устройство закидывается в водоем и начинает сканировать пространство на предмет наличия/отсутствия рыбы.

Как только рыба обнаружена — на смартфон поступает сигнал. Отзывов и обзоров устройства в сети множество, и, судя по тому, что выпускается уже не первая модификация Deeper, спрос на мини-эхолот растет.

Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.

Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.