Geiger counter - cảm biến chính để đo bức xạ. Nó đăng ký bức xạ gamma, alpha, beta và tia X. Nó có độ nhạy cao nhất so với các phương pháp ghi bức xạ khác, ví dụ, buồng ion hóa. Đây là lý do chính cho phân phối rộng rãi của nó. Các cảm biến khác để đo bức xạ được sử dụng rất hiếm khi. Hầu như tất cả các thiết bị theo dõi đo liều được chế tạo chính xác trên bộ đếm Geiger. Chúng được sản xuất với số lượng lớn, và có các thiết bị ở nhiều cấp độ khác nhau: từ liều kế chấp nhận quân sự đến hàng tiêu dùng Trung Quốc. Bây giờ để mua bất kỳ thiết bị để đo bức xạ không phải là một vấn đề.
Sự phân phối phổ biến của các dụng cụ đo liều chưa được gần đây. Vì vậy, vào năm 1986, trong vụ tai nạn Chernobyl, hóa ra dân số đơn giản là không có bất kỳ thiết bị trinh sát đo liều nào, điều này, tình cờ, càng làm cho hậu quả của thảm họa thêm trầm trọng. Đồng thời, mặc dù có sự lan rộng của đài phát thanh nghiệp dư và giới sáng tạo kỹ thuật, quầy Geiger không được bán trong các cửa hàng, vì vậy việc tạo ra các liều kế tự chế là không thể.
Geiger quầy nguyên tắc làm việc
Đây là một thiết bị điện tử với nguyên lý hoạt động cực kỳ đơn giản. Cảm biến bức xạ phóng xạ là một buồng kim loại hoặc thủy tinh với quá trình kim loại hóa chứa đầy khí trơ thải ra. Ở trung tâm của máy ảnh có một điện cực. Các bức tường bên ngoài của buồng được kết nối với một nguồn điện áp cao (thường là 400 volt). Điện cực bên trong - đến một bộ khuếch đại nhạy cảm. Bức xạ ion hóa (bức xạ) là một dòng các hạt. Họ thực sự chuyển các electron từ cực âm cao áp sang các dây tóc cực dương. Nó chỉ đơn giản là tạo ra một điện áp có thể được đo bằng cách kết nối với bộ khuếch đại.
Độ nhạy cao của bộ đếm Geiger là do hiệu ứng tuyết lở. Năng lượng mà bộ khuếch đại đăng ký ở đầu ra không phải là năng lượng của nguồn bức xạ ion hóa. Đây là năng lượng của đơn vị cung cấp năng lượng điện áp cao của chính liều kế. Một hạt xuyên thấu chỉ chuyển một điện tử (điện tích năng lượng, biến thành dòng điện, được ghi lại bằng đồng hồ đo). Giữa các điện cực giới thiệu một hỗn hợp khí bao gồm các loại khí cao quý: argon, neon. Nó được thiết kế để dập tắt điện áp cao. Nếu sự phóng điện như vậy xảy ra, nó sẽ là dương tính giả cho bộ đếm. Một mạch đo tiếp theo bỏ qua các ngoại lệ như vậy. Ngoài ra, nguồn điện cao áp cũng phải được bảo vệ khỏi chúng.
Mạch điện trong bộ đếm Geiger cung cấp dòng điện đầu ra trong một số microamper ở điện áp đầu ra 400 volt. Giá trị chính xác của điện áp cung cấp được đặt cho từng nhãn hiệu của đồng hồ theo thông số kỹ thuật của nó.
Geiger quầy khả năng, độ nhạy, phát thải
Với sự trợ giúp của bộ đếm Geiger, bức xạ gamma và beta có thể được đăng ký và đo chính xác. Thật không may, bạn không thể nhận ra loại bức xạ trực tiếp. Điều này được thực hiện gián tiếp bằng cách cài đặt các rào cản giữa cảm biến và đối tượng hoặc địa hình được kiểm tra. Tia gamma có tính thấm cao, và nền của chúng không thay đổi. Nếu liều kế phát hiện ra bức xạ beta, việc lắp đặt hàng rào ngăn cách, thậm chí từ một tấm kim loại mỏng, sẽ gần như chặn hoàn toàn dòng chảy của các hạt beta.
Các bộ phổ biến của các liều kế riêng lẻ DP-22, DP-24 không sử dụng bộ đếm Geiger. Thay vào đó, một cảm biến buồng ion hóa đã được sử dụng ở đó, nên độ nhạy rất thấp. Dụng cụ đo liều hiện đại trên quầy Geiger nhạy hơn hàng ngàn lần. Với chúng, bạn có thể đăng ký những thay đổi tự nhiên trong bức xạ nền mặt trời.
Một tính năng đáng chú ý của bộ đếm Geiger là độ nhạy của nó, cao hơn hàng chục hoặc hàng trăm lần so với mức yêu cầu. Nếu đồng hồ được bật trong buồng chì được bảo vệ hoàn toàn, nó sẽ hiển thị nền bức xạ tự nhiên rất lớn. Những bài đọc này không phải là một khiếm khuyết trong thiết kế của đồng hồ, đã được xác minh bằng nhiều thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Dữ liệu này là một hệ quả của nền vũ trụ bức xạ tự nhiên. Thí nghiệm chỉ cho thấy mức độ nhạy của bộ đếm Geiger.
Cụ thể để đo thông số này, các đặc tính kỹ thuật cho biết giá trị độ nhạy của máy đo xung xung (xung trên micro giây). Càng nhiều xung, độ nhạy càng lớn.
Đo bức xạ bằng bộ đếm Geiger, mạch đo liều
Mạch đo liều có thể được chia thành hai mô đun chức năng: đơn vị cung cấp điện cao áp và mạch đo. Cung cấp điện cao áp - Analog. Các mô-đun đo trên liều kế kỹ thuật số luôn luôn là kỹ thuật số. Đây là bộ đếm xung, hiển thị giá trị tương ứng dưới dạng số trên thang đo dụng cụ. Để đo liều bức xạ, cần phải đếm các xung mỗi phút, 10, 15 giây hoặc các giá trị khác. Bộ vi điều khiển tính toán lại số lượng xung đến một giá trị cụ thể trên thang đo của liều kế theo đơn vị bức xạ tiêu chuẩn. Dưới đây là những cái phổ biến nhất:
- X-quang (thường được sử dụng x-quang);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Xám, vui mừng
- mật độ dòng chảy trong microwatts / m2.
Sievert là đơn vị đo bức xạ phổ biến nhất. Tất cả các chỉ tiêu đều tương quan với nó, không cần tính toán lại. Rem - một đơn vị để xác định ảnh hưởng của bức xạ đối với các đối tượng sinh học.
So sánh bộ đếm Geiger xả khí với cảm biến bức xạ bán dẫn
Bộ đếm Geiger là một thiết bị xả khí và xu hướng vi điện tử hiện nay là xử lý phổ biến chúng. Hàng chục biến thể của cảm biến bức xạ bán dẫn đã được phát triển. Mức bức xạ nền được ghi nhận bởi chúng cao hơn nhiều so với máy đếm Geiger. Độ nhạy của cảm biến bán dẫn kém hơn, nhưng nó có một lợi thế khác - hiệu quả chi phí. Chất bán dẫn không cần nguồn điện áp cao. Đối với liều kế cầm tay chạy bằng pin, chúng rất phù hợp. Một lợi thế khác là đăng ký các hạt alpha. Thể tích khí của đồng hồ lớn hơn đáng kể so với cảm biến bán dẫn, nhưng kích thước của nó vẫn được chấp nhận ngay cả đối với công nghệ di động.
Đo bức xạ alpha, beta và gamma
Bức xạ gamma là dễ dàng nhất để đo lường. Đây là bức xạ điện từ, là một luồng photon (ánh sáng cũng là luồng photon). Không giống như ánh sáng, nó có tần số cao hơn nhiều và bước sóng rất ngắn. Điều này cho phép nó thâm nhập vào các nguyên tử. Trong phòng thủ dân sự, bức xạ gamma là bức xạ xuyên thấu. Nó xuyên qua các bức tường của nhà cửa, xe hơi, các cấu trúc khác nhau và chỉ bị giữ lại bởi một lớp đất hoặc bê tông vài mét. Đăng ký lượng tử gamma được thực hiện với việc tốt nghiệp liều kế theo bức xạ gamma tự nhiên của mặt trời. Không có nguồn bức xạ cần thiết. Đó là một điều hoàn toàn khác với bức xạ beta và alpha.
Nếu bức xạ α (bức xạ alpha) bị ion hóa, nó đến từ các vật thể bên ngoài, thì nó gần như an toàn và là một dòng nguyên tử helium. Phạm vi và tính thấm của các hạt này là nhỏ - một vài micromet (tối đa milimet) - tùy thuộc vào độ thấm của môi trường. Do tính năng này, nó gần như không đăng ký với bộ đếm Geiger. Đồng thời, việc đăng ký bức xạ alpha rất quan trọng, vì các hạt này cực kỳ nguy hiểm khi chúng xâm nhập vào bên trong cơ thể bằng không khí, thức ăn và nước. Đối với nghị định của họ quầy Geiger được sử dụng hạn chế. Cảm biến bán dẫn đặc biệt là phổ biến hơn.
Bức xạ beta được ghi lại hoàn hảo bởi bộ đếm Geiger, vì hạt beta là một điện tử. Nó có thể bay hàng trăm mét trong khí quyển, nhưng được hấp thụ tốt bởi các bề mặt kim loại. Về vấn đề này, bộ đếm Geiger phải có cửa sổ mica. Buồng kim loại được làm với độ dày thành nhỏ. Thành phần của khí bên trong được chọn theo cách đảm bảo giảm áp suất nhỏ. Một máy dò bức xạ beta được đặt trên một đầu dò từ xa. Trong cuộc sống hàng ngày, liều kế như vậy không phổ biến. Đây chủ yếu là các sản phẩm quân sự.
Liều kế riêng với bộ đếm Geiger
Lớp thiết bị này có độ nhạy cao, không giống như các mẫu cũ có buồng ion hóa. Các mô hình đáng tin cậy được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất trong nước: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Đây là tất cả các thiết bị độc lập với đầu ra dữ liệu ra màn hình theo đơn vị tiêu chuẩn. Có một chế độ biểu thị liều tích lũy của bức xạ và mức nền tức thời.
Một hướng đi đầy hứa hẹn là tiền tố liều kế trong gia đình cho điện thoại thông minh. Các thiết bị như vậy được sản xuất bởi các nhà sản xuất nước ngoài. Họ có khả năng kỹ thuật phong phú, có chức năng lưu trữ các chỉ dẫn, chi phí, tính toán lại và tổng hợp bức xạ trong nhiều ngày, tuần, tháng. Cho đến nay, do khối lượng sản xuất thấp, giá thành của các thiết bị này khá cao.
Liều kế tự chế, tại sao họ cần?
Bộ đếm Geiger là một yếu tố cụ thể của liều kế, hoàn toàn không thể truy cập để sản xuất độc lập. Ngoài ra, nó chỉ được tìm thấy trong các liều kế hoặc được bán riêng trong các cửa hàng radio. Nếu cảm biến này có sẵn, tất cả các thành phần khác của liều kế có thể được lắp ráp độc lập với các bộ phận của các thiết bị điện tử tiêu dùng khác nhau: tivi, bo mạch chủ, v.v ... Khoảng một chục thiết kế hiện được cung cấp trên các trang web và diễn đàn nghiệp dư. Rất đáng để thu thập chúng, vì đây là những lựa chọn trưởng thành nhất, có hướng dẫn chi tiết để thiết lập và điều chỉnh.
Mạch để bật bộ đếm Geiger luôn ngụ ý nguồn điện áp cao. Điện áp hoạt động của đồng hồ điển hình là 400 volt. Nó thu được theo mạch máy phát chặn, và đây là yếu tố phức tạp nhất của mạch đo liều. Đầu ra của bộ đếm có thể được kết nối với bộ khuếch đại tần số thấp và đếm số lần nhấp trong loa. Một liều kế như vậy được lắp ráp trong trường hợp khẩn cấp, khi thực tế không có thời gian để sản xuất. Về mặt lý thuyết, đầu ra của bộ đếm Geiger có thể được kết nối với đầu vào âm thanh của thiết bị gia dụng, chẳng hạn như máy tính.
Các liều kế tự chế tạo phù hợp cho các phép đo chính xác đều được lắp ráp trên các vi điều khiển. Kỹ năng lập trình không cần thiết ở đây, vì chương trình được ghi lại sẵn sàng từ truy cập miễn phí. Những khó khăn ở đây là điển hình cho sản xuất điện tử gia đình: có được một bảng mạch in, hàn các thành phần vô tuyến và chế tạo vỏ máy. Tất cả điều này được giải quyết trong một hội thảo nhỏ. Liều kế tự chế từ quầy Geiger được thực hiện trong trường hợp:
- Không có khả năng để mua một liều kế làm sẵn;
- cần một thiết bị có đặc tính đặc biệt;
- cần nghiên cứu quá trình xây dựng và điều chỉnh liều kế.
Liều kế tự chế được hiệu chuẩn trên nền tự nhiên với sự trợ giúp của liều kế khác. Đây là nơi quá trình xây dựng kết thúc.
