Μετρητής Γκάιγκερ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Σύγχρονος μετρητής Γκάιγκερ.
Ήχος ειδοποίησης όταν ανιχνευτεί ιονίζουσα ακτινοβολία.

Ο μετρητής Γκάιγκερ ή μετρητής Γκάιγκερ-Μύλλερ (Geiger–Müller counter), είναι ένα όργανο για την ανίχνευση και μέτρηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας.

Ανιχνεύει ακτινοβολία όπως σωματίδια άλφα, σωματίδια β και ακτινοβολία γ, εκμεταλευόμενο τον ιονισμό που δημιουργείται στον σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ, από όπου παίρνει και το όνομά του το όργανο.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 1908 ο Χανς Γκάιγκερ (Hans Geiger), υπό την επίβλεψη του Έρνεστ Ράδερφορντ στο πανεπιστήμιο Βικτώρια του Μάντσεστερ (τώρα πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ), ανέπτυξε μια πειραματική τεχνική για την ανίχνευση σωματιδίων άλφα, τα οποία αργότερα χρησιμοποιήθηκαν στο σωλήνα Γκάιγκερ-Μίλερ.[1] Αυτός ο πρώιμος μετρητής ήταν ικανός μόνο να ανιχνεύει σωματίδια άλφα και αποτελούσε τμήμα μεγαλύτερης πειραματικής συσκευής. Ο θεμελιώδης μηχανισμός ιονισμού εφευρέθηκε από τον Τζον Τάουνσεντ (John Sealy Townsend) στη διάρκεια της εργασίας του μεταξύ 1897 και 1901[2] και είναι γνωστός ως εκκένωση ή χιονοστιβάδα Τάουνσεντ, που είναι ο ιονισμός των μορίων από την σύγκρουση των ιόντων.

Το 1928 ο Γκάιγκερ και ο Βάλτερ Μύλλερ (Walther Müller), υποψήφιος διδάκτορας υπό την επίβλεψη του Γκάιγκερ, κατασκεύασαν ένα σφραγισμένο σωλήνα Γκάιγκερ-Μίλερ όπου δημιουργούνται οι βασικές αρχές του ιονισμού που προηγουμένως χρησιμοποιούσαν πειραματικά. Ήταν σχετικά μικρό και πρόχειρο και μπορούσε να ανιχνεύσει περισσότερα είδη ιονίζουσας ακτινοβολίας.[3] Έτσι δημιουργήθηκε ο μετρητής Γκάιγκερ-Μύλλερ, ένα πρακτικό όργανο ανίχνευσης ακτινοβολίας που μπορούσε να κατασκευαστεί σχετικά φθηνά. Καθώς η έξοδος του σωλήνα χρειαζόταν μικρή ηλεκτρονική επεξεργασία, που πλεονεκτούσε σαφώς από τον σωλήνα κενού λόγω της μικρής βαλβίδας και της μικρής κατανάλωσης ενέργειας. Το όργανο κατάφερε να κερδίσει μεγάλη δημοτικότητα ως φορητός ανιχνευτής ακτινοβολίας.

Σύγχρονες εκδόσεις του μετρητή Γκάιγκερ, κάνουν χρήση ενός σωλήνα αλογόνου που εφευρέθηκε το 1947 από τον Sidney H. Liebson[4] και αντικαταστά τον σωλήνα Γκάιγκερ-Μίλερ χάρις τον μεγλύτερο χρόνο ζωής και της μικρότερης τάσης λειτουργίας (400-600 volts).[5]

Αρχές λειτουργίας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σωλήνας Γκάιγκερ-Μίλερ με παράθυρο

Ο μετρητής Γκάιγκερ συνίσταται από δύο κύρια στοιχεία, τον σωλήνα Γκάιγκερ-Μίλερ όπου ανιχνεύεται η ακτινοβολία και την ηλεκτρονική επεξεργασία και προβολή του σήματος.

Σωλήνας Γκάιγκερ-Μύλλερ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο σωλήνας Γκάιγκερ-Μύλλερ είναι γεμάτος με αδρανές αέριο, όπως ήλιο, νέον ή αργό σε χαμηλή πίεση, που άγει ηλεκτρικό φορτίο όταν ένα σωματίδιο ή φωτόνιο της λαμβάνουσας ακτινοβολίας κάνει αγώγιμο το αέριο λόγω ιονισμού. Το ρεύμα ιονισμού ενισχύεται σημαντικά μέσα στο σωλήνα λόγω του φαινομένου της χιονοστιβάδας Τάουνσεντ και παράγει έναν εύκολα μετρήσιμο παλμό. Αυτό κάνει το μετρητή Γκάιγκερ σχετικά φθηνό στην κατασκευή, αφού η μεταγενέστερη ηλεκτρονική επεξεργασία είναι σημαντικά απλουστευμένη.[6]

Οι σωλήνες Γκάιγκερ-Μύλλερ διακρίνονται σε αυτούς με παράθυρο, για ανίχνευση σωματιδίων άλφα ή χαμηλής ενέργειας σωματίδια β. Αυτού του είδους οι σωλήνες έχουν στο ένα άκρο ένα παράθυρο που καλύπτεται με λεπτό υλικό ώστε να περνά με ευκολία η χαμηλής ενέργειας σωματιδιακή ακτινοβολία. Το υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως είναι μαρμαρυγίας (Mica), λόγω της μικρής του πυκνότητας.

Και σε αυτούς χωρίς παράθυρο, όπου ανάλογα με το πάχος του τοιχώματος, μπορούν να ανιχνεύσουν υψηλής ενέργειας ακτινοβολίες β μέχρι υψηλής ενέργειας ακτινοβολία γ.

Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. E. Rutherford and H. Geiger (1908) "An electrical method of counting the number of α particles from radioactive substances," Proceedings of the Royal Society (London), Series A, vol. 81, no. 546, pages 141–161.
  2. John S. Townsend (1901) "The conductivity produced in gases by the motion of negatively charged ions," Philosophical Magazine, series 6, 1 (2) : 198-227.
  3. Δείτε:
    • H. Geiger and W. Müller (1928), "Elektronenzählrohr zur Messung schwächster Aktivitäten" (Electron counting tube for the measurement of the weakest radioactivities), Die Naturwissenschaften (The Sciences), vol. 16, no. 31, pages 617–618.
    • Geiger, H. and Müller, W. (1928) "Das Elektronenzählrohr" (The electron counting tube), Physikalische Zeitschrift, 29: 839-841.
    • Geiger, H. and Müller, W. (1929) "Technische Bemerkungen zum Elektronenzählrohr" (Technical notes on the electron counting tube), Physikalische Zeitschrift, 30: 489-493.
    • Geiger, H. and Müller, W. (1929) "Demonstration des Elektronenzählrohrs" (Demonstration of the electron counting tube), Physikalische Zeitschrift, 30: 523 ff.
  4. S. H. Liebson (1947) "The discharge mechanism of self-quenching Geiger-Mueller counters," Physical Review, vol. 72, no. 7, pages 602–608.
  5. History of Portable Radiation Detection Instrumentation from the period 1920–60
  6. Glenn F Knoll. Radiation Detection and Measurement, third edition 2000. John Wiley and sons, ISBN 0-471-07338-5