Contador Geiger - el sensor principal para medir la radiación. Registra rayos gamma, alfa, beta y rayos x. Tiene la mayor sensibilidad en comparación con otros métodos de registro de radiación, por ejemplo, cámaras de ionización. Esta es la razón principal de su amplia distribución. Otros sensores para medir la radiación se utilizan muy raramente. Casi todos los dispositivos de monitoreo dosimétricos están construidos precisamente en los contadores Geiger. Se producen en grandes cantidades y existen dispositivos de varios niveles: desde los dosímetros de aceptación militar hasta los bienes de consumo chinos. Ahora comprar cualquier dispositivo para medir la radiación no es un problema.
La distribución universal de instrumentos dosimétricos aún no ha sido reciente. Entonces, en 1986, durante el accidente de Chernobyl, resultó que la población simplemente no tiene ningún dispositivo de reconocimiento dosimétrico, lo que, de paso, agravó aún más las consecuencias del desastre. Al mismo tiempo, a pesar de la difusión de la radioafición y los círculos de creatividad técnica, los contadores Geiger no se vendían en las tiendas, por lo que era imposible hacer dosímetros caseros.
Contadores Geiger funcionan con principio.
Este es un dispositivo de electrovacío con un principio de operación extremadamente simple. El sensor de radiación radiactiva es una cámara de metal o vidrio con metalización llena de gas inerte descargado. En el centro de la cámara tenemos un electrodo. Las paredes exteriores de la cámara están conectadas a una fuente de alto voltaje (generalmente 400 voltios). Electrodo interno - a un amplificador sensible. La radiación ionizante (radiación) es una corriente de partículas. Literalmente, transfieren electrones del cátodo de alto voltaje a los filamentos del ánodo. Simplemente induce un voltaje que ya se puede medir conectándolo a un amplificador.
La alta sensibilidad del contador Geiger se debe al efecto de avalancha. La energía que el amplificador registra en la salida no es la energía de la fuente de radiación ionizante. Esta es la energía de la unidad de fuente de alimentación de alto voltaje del propio dosímetro. Una partícula penetrada solo transfiere un electrón (carga de energía, que se convierte en una corriente, registrada por el medidor). Entre los electrodos se introdujo una mezcla de gases consistente en gases nobles: argón, neón. Está diseñado para extinguir descargas de alta tensión. Si se produce dicha descarga, será un falso positivo para el contador. Un circuito de medición posterior ignora tales valores atípicos. Además, la fuente de alimentación de alto voltaje también debe estar protegida de ellos.
El circuito de alimentación en el contador Geiger proporciona la corriente de salida en varios microamperios a un voltaje de salida de 400 voltios. El valor exacto de la tensión de alimentación se establece para cada marca del medidor de acuerdo con sus especificaciones técnicas.
Contadores Geiger capacidades, sensibilidad, emisiones registradas.
Con la ayuda de un contador Geiger, la radiación gamma y beta se puede registrar y medir con precisión. Desafortunadamente, no se puede reconocer el tipo de radiación directamente. Esto se hace indirectamente instalando barreras entre el sensor y el objeto o terreno que se está examinando. Los rayos gamma tienen una alta permeabilidad, y su fondo no cambia. Si el dosímetro detectara radiación beta, la instalación de una barrera de separación, incluso desde una lámina delgada de metal, bloquearía casi completamente el flujo de partículas beta.
Los conjuntos comunes de dosímetros individuales DP-22, DP-24 no utilizaron contadores Geiger. En su lugar, se utilizó un sensor de cámara de ionización, por lo que la sensibilidad fue muy baja. Los instrumentos dosimétricos modernos en los contadores Geiger son miles de veces más sensibles. Con ellos, puedes registrar cambios naturales en la radiación de fondo solar.
Una característica notable del contador Geiger es su sensibilidad, que es diez o cientos de veces más alta que el nivel requerido. Si el medidor se enciende en una cámara de plomo completamente protegida, mostrará un fondo de radiación natural enorme. Estas lecturas no son un defecto en el diseño del medidor, que ha sido verificado por numerosas pruebas de laboratorio. Dichos datos son consecuencia del fondo cósmico de la radiación natural. El experimento solo muestra cuán sensible es el contador Geiger.
Específicamente para medir este parámetro, las características técnicas indican el valor de la sensibilidad del contador de pulsos por impulso (pulsos por microsegundo). Cuanto más de estos pulsos, mayor es la sensibilidad.
Medición de la radiación mediante contador Geiger, circuito dosímetro.
El circuito del dosímetro se puede dividir en dos módulos funcionales: una fuente de alimentación de alto voltaje y un circuito de medición. Fuente de alimentación de alta tensión - Analógico. El módulo de medición en dosímetros digitales es siempre digital. Este es un contador de impulsos, que muestra el valor correspondiente en forma de números en la escala del instrumento. Para medir la dosis de radiación, es necesario contar los pulsos por minuto, 10, 15 segundos u otros valores. El microcontrolador recalcula el número de pulsos a un valor específico en la escala del dosímetro en unidades de radiación estándar. Aquí están los más comunes:
- Rayos X (usualmente rayos X);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Gris alegre
- Densidad de flujo en microvatios / m2.
Sievert es la unidad de medición de radiación más popular. Todas las normas están correlacionadas con él, no se requieren recálculos adicionales. Rem - una unidad para determinar el efecto de la radiación en objetos biológicos.
Comparación del contador Geiger de descarga de gas con un sensor de radiación semiconductor
El contador Geiger es un dispositivo de descarga de gas, y la tendencia actual de la microelectrónica es su eliminación universal. Se han desarrollado docenas de variantes de sensores de radiación de semiconductores. El nivel de radiación de fondo registrado por ellos es mucho más alto que para los contadores Geiger. La sensibilidad del sensor semiconductor es peor, pero tiene otra ventaja: la rentabilidad. Los semiconductores no requieren potencia de alto voltaje. Para los dosímetros portátiles alimentados por batería, son adecuados. Otra ventaja es el registro de partículas alfa. El volumen de gas del medidor es sustancialmente mayor que el del sensor semiconductor, pero aún así sus dimensiones son aceptables incluso para la tecnología portátil.
Medición de la radiación alfa, beta y gamma.
La radiación gamma es la más fácil de medir. Esto es radiación electromagnética, que es un flujo de fotones (la luz también es un flujo de fotones). A diferencia de la luz, tiene una frecuencia mucho más alta y una longitud de onda muy corta. Esto le permite penetrar en los átomos. En la defensa civil, la radiación gamma es radiación penetrante. Penetra a través de las paredes de casas, automóviles, varias estructuras y es retenido solo por una capa de tierra u hormigón de varios metros. El registro de gamma quanta se lleva a cabo con la graduación del dosímetro de acuerdo con la radiación gamma natural del sol. No se requieren fuentes de radiación. Es otra cosa con la radiación beta y alfa.
Si la radiación α (radiación alfa) es ionizante, proviene de objetos externos, entonces es casi segura y es una corriente de átomos de helio. El rango y la permeabilidad de estas partículas es pequeño, unos pocos micrómetros (milímetro máximo), dependiendo de la permeabilidad del medio. Debido a esta característica, casi no se registra con un contador Geiger. Al mismo tiempo, el registro de radiación alfa es importante, ya que estas partículas son extremadamente peligrosas cuando penetran dentro del cuerpo con aire, alimentos y agua. Por su decreto se utilizan contadores Geiger limitados. Los sensores semiconductores especiales son más comunes.
Un contador Geiger registra perfectamente la radiación beta, ya que la partícula beta es un electrón. Puede volar cientos de metros en la atmósfera, pero es bien absorbido por las superficies metálicas. En este sentido, el contador Geiger debe tener una ventana de mica. La cámara de metal está hecha con un pequeño espesor de pared. La composición del gas interno se selecciona de tal manera que garantice una pequeña caída de presión. Un detector de radiación beta se coloca en una sonda remota. En la vida cotidiana, estos dosímetros no están muy extendidos. Estos son principalmente productos militares.
Dosímetro individual con contador Geiger.
Esta clase de dispositivos es altamente sensible, a diferencia de los modelos más antiguos con cámaras de ionización. Muchos fabricantes nacionales ofrecen modelos confiables: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Todos estos son dispositivos independientes con salida de datos a la pantalla en unidades estándar. Hay un modo de indicación de la dosis acumulada de radiación, así como el nivel de fondo instantáneo.
Una dirección prometedora es un prefijo de dosímetro doméstico para un teléfono inteligente. Tales dispositivos son producidos por fabricantes extranjeros. Tienen capacidades técnicas ricas, hay una función de almacenar indicaciones, costos, recálculos y sumas de radiación por días, semanas, meses. Hasta ahora, debido a los bajos volúmenes de producción, el costo de estos dispositivos es bastante alto.
Dosímetros caseros, ¿por qué son necesarios?
El contador Geiger es un elemento específico del dosímetro, completamente inaccesible para la producción independiente. Además, se encuentra solo en dosímetros o se vende por separado en tiendas de radio. Si este sensor está disponible, todos los demás componentes del dosímetro se pueden ensamblar independientemente de partes de diversos productos electrónicos de consumo: televisores, placas base, etc. Ahora se ofrecen alrededor de una docena de diseños en sitios y foros de radio para aficionados. Vale la pena recopilarlas, ya que estas son las opciones más maduras, ya que cuentan con tutoriales detallados para configurar y ajustar.
El circuito para encender un contador Geiger siempre implica una fuente de alto voltaje. El voltaje típico de operación del medidor es de 400 voltios. Se obtiene de acuerdo con el circuito generador de bloqueo, y este es el elemento más complejo del circuito del dosímetro. La salida del contador se puede conectar a un amplificador de baja frecuencia y contar los clics en el altavoz. Dicho dosímetro se ensambla en caso de emergencia, cuando prácticamente no hay tiempo para la producción. Teóricamente, la salida de un contador Geiger se puede conectar a la entrada de audio de los aparatos domésticos, como una computadora.
Los dosímetros de fabricación propia adecuados para mediciones precisas se montan en microcontroladores. Las habilidades de programación no son necesarias aquí, ya que el programa está grabado listo desde el acceso gratuito. Las dificultades aquí son típicas para la producción electrónica doméstica: obtener una placa de circuito impresa, soldar componentes de radio y hacer el caso. Todo esto se resuelve en un pequeño taller. Los dosímetros de fabricación propia de contadores Geiger se realizan en los casos en que:
- No hay posibilidad de comprar un dosímetro ya hecho;
- necesita un dispositivo con características especiales;
- Es necesario estudiar el proceso de construcción y ajuste del dosímetro.
El dosímetro casero se calibra con un fondo natural con la ayuda de otro dosímetro. Aquí es donde termina el proceso de construcción.
