Penghitung Geiger - sensor utama untuk mengukur radiasi. Ini mendaftar gamma, alpha, radiasi beta dan sinar-x. Ini memiliki sensitivitas tertinggi dibandingkan dengan metode lain untuk merekam radiasi, misalnya, ruang ionisasi. Ini adalah alasan utama penyebarannya yang luas. Sensor lain untuk mengukur radiasi jarang digunakan. Hampir semua perangkat pemantauan dosimetri dibangun tepat di atas penghitung Geiger. Mereka diproduksi dalam jumlah besar, dan ada perangkat dari berbagai tingkatan: dari dosimeter penerimaan militer ke barang-barang konsumen Cina. Sekarang membeli perangkat apa pun untuk mengukur radiasi tidak menjadi masalah.
Distribusi universal instrumen dosimetri belum baru-baru ini. Jadi pada tahun 1986, selama kecelakaan Chernobyl, ternyata penduduk tidak memiliki alat pengintai dosimetrik, yang, secara kebetulan, semakin memperburuk konsekuensi dari bencana tersebut. Pada saat yang sama, meskipun penyebaran radio amatir dan lingkaran kreativitas teknis, penghitung Geiger tidak dijual di toko, sehingga pembuatan dosimeter buatan sendiri tidak mungkin dilakukan.
Prinsip kerja counter Geiger
Ini adalah perangkat electrovacuum dengan prinsip operasi yang sangat sederhana. Sensor radiasi radioaktif adalah ruang logam atau kaca dengan metalisasi yang diisi dengan gas inert yang kosong. Di tengah kamera ada elektroda. Dinding luar ruangan dihubungkan ke sumber tegangan tinggi (biasanya 400 volt). Elektroda internal - ke amplifier yang sensitif. Radiasi pengion (radiasi) adalah aliran partikel. Mereka benar-benar mentransfer elektron dari katoda tegangan tinggi ke filamen anoda. Ini hanya menginduksi tegangan yang sudah bisa diukur dengan menghubungkan ke amplifier.
Sensitivitas tinggi penghitung Geiger disebabkan oleh efek longsoran salju. Energi yang didaftarkan oleh penguat pada keluaran bukanlah energi dari sumber radiasi pengion. Ini adalah energi dari unit catu daya tegangan tinggi dari dosimeter itu sendiri. Partikel yang ditembus hanya mentransfer elektron (muatan energi, yang berubah menjadi arus, direkam oleh meter). Antara elektroda memperkenalkan campuran gas yang terdiri dari gas mulia: argon, neon. Ini dirancang untuk memadamkan pelepasan tegangan tinggi. Jika pelepasan seperti itu terjadi, itu akan menjadi false positive untuk penghitung. Sirkuit pengukuran selanjutnya mengabaikan outlier tersebut. Selain itu, catu daya tegangan tinggi juga harus dilindungi dari mereka.
Rangkaian daya di penghitung Geiger menyediakan arus keluaran di beberapa mikroampere pada tegangan keluaran 400 volt. Nilai tepat dari tegangan suplai diatur untuk setiap merek meter sesuai dengan spesifikasi teknisnya.
Penghitung geiger kemampuan, sensitivitas, emisi tercatat
Dengan bantuan penghitung Geiger, radiasi gamma dan beta dapat didaftarkan dan diukur secara akurat. Sayangnya, Anda tidak bisa mengenali jenis radiasi secara langsung. Hal ini dilakukan secara tidak langsung dengan memasang penghalang antara sensor dan objek atau medan yang sedang diperiksa. Sinar gamma memiliki permeabilitas tinggi, dan latar belakangnya tidak berubah. Jika dosimeter mendeteksi radiasi beta, maka memasang penghalang pemisah, bahkan dari lembaran logam tipis, akan hampir sepenuhnya memblokir aliran partikel beta.
Set umum masing-masing dosimeter DP-22, DP-24 tidak menggunakan penghitung Geiger. Sebaliknya, sensor ruang ionisasi digunakan di sana, sehingga sensitivitasnya sangat rendah. Instrumen dosimetri modern pada penghitung Geiger ribuan kali lebih sensitif. Dengan mereka, Anda dapat mendaftarkan perubahan alami dalam radiasi latar belakang matahari.
Fitur luar biasa dari penghitung Geiger adalah sensitivitasnya, yang puluhan atau ratusan kali lebih tinggi dari level yang diperlukan. Jika meter dinyalakan di ruang timah yang benar-benar terlindungi, itu akan menunjukkan latar belakang radiasi alami yang sangat besar. Bacaan ini bukan cacat dalam desain meter itu sendiri, yang telah diverifikasi oleh berbagai tes laboratorium. Data tersebut merupakan konsekuensi dari latar belakang kosmik radiasi alami. Eksperimen hanya menunjukkan seberapa sensitif penghitung Geiger.
Khusus untuk mengukur parameter ini, karakteristik teknis menunjukkan nilai sensitivitas meter penghitung pulsa imp (pulsa per mikrodetik). Semakin banyak pulsa ini, semakin besar sensitivitasnya.
Pengukuran radiasi oleh penghitung Geiger, rangkaian dosimeter
Rangkaian dosimeter dapat dibagi menjadi dua modul fungsional: unit catu daya tegangan tinggi dan sirkuit pengukur. Catu Daya Tegangan Tinggi - Analog. Modul pengukuran pada dosimeter digital selalu digital. Ini adalah penghitung pulsa, yang menampilkan nilai terkait dalam bentuk angka pada skala instrumen. Untuk mengukur dosis radiasi, perlu menghitung pulsa per menit, 10, 15 detik atau nilai lainnya. Mikrokontroler menghitung ulang jumlah pulsa ke nilai spesifik pada skala dosimeter dalam unit radiasi standar. Berikut ini adalah yang paling umum:
- X-ray (biasanya digunakan x-ray);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Gray, senang
- kerapatan aliran dalam microwatts / m2.
Sievert adalah unit pengukuran radiasi paling populer. Semua norma berkorelasi dengan itu, tidak ada perhitungan ulang tambahan yang diperlukan. Rem - unit untuk menentukan efek radiasi pada benda biologis.
Perbandingan counter Geiger pelepasan gas dengan sensor radiasi semikonduktor
Penghitung Geiger adalah perangkat pelepasan gas, dan tren mikroelektronika saat ini adalah pembuangan universal dari mereka. Puluhan varian sensor radiasi semikonduktor telah dikembangkan. Tingkat radiasi latar belakang yang direkam oleh mereka jauh lebih tinggi daripada penghitung Geiger. Sensitivitas sensor semikonduktor lebih buruk, tetapi memiliki keunggulan lain - efektivitas biaya. Semikonduktor tidak membutuhkan daya tegangan tinggi. Untuk dosimeter portabel bertenaga baterai, mereka sangat cocok. Keuntungan lain adalah pendaftaran partikel alfa. Volume gas meter jauh lebih besar dari sensor semikonduktor, tetapi dimensinya masih dapat diterima bahkan untuk teknologi portabel.
Pengukuran radiasi alfa, beta dan gamma
Radiasi gamma adalah yang paling mudah diukur. Ini adalah radiasi elektromagnetik, yang merupakan aliran foton (cahaya juga merupakan aliran foton). Tidak seperti cahaya, ia memiliki frekuensi yang jauh lebih tinggi dan panjang gelombang yang sangat pendek. Ini memungkinkannya untuk menembus atom. Dalam pertahanan sipil, radiasi gamma menembus radiasi. Itu menembus melalui dinding rumah, mobil, berbagai struktur dan ditahan hanya oleh lapisan tanah atau beton beberapa meter. Pendaftaran gamma quanta dilakukan dengan kelulusan dosimeter sesuai dengan radiasi gamma alami matahari. Tidak diperlukan sumber radiasi. Ini adalah hal lain dengan radiasi beta dan alpha.
Jika radiasi α (alpha-radiasi) terionisasi, ia berasal dari benda-benda eksternal, maka ia hampir aman dan merupakan aliran atom helium. Kisaran dan permeabilitas partikel-partikel ini kecil - beberapa mikrometer (milimeter maksimum) - tergantung pada permeabilitas medium. Karena fitur ini, hampir tidak mendaftar dengan penghitung Geiger. Pada saat yang sama, pendaftaran radiasi alfa penting, karena partikel-partikel ini sangat berbahaya ketika mereka menembus di dalam tubuh dengan udara, makanan, dan air. Untuk dekrit mereka, penghitung Geiger digunakan terbatas. Sensor semikonduktor khusus lebih umum.
Radiasi beta direkam dengan sempurna oleh penghitung Geiger, karena partikel beta adalah elektron. Itu bisa terbang ratusan meter di atmosfer, tetapi diserap dengan baik oleh permukaan logam. Dalam hal ini, penghitung Geiger harus memiliki jendela mika. Ruang logam dibuat dengan ketebalan dinding kecil. Komposisi gas internal dipilih sedemikian rupa untuk memastikan penurunan tekanan yang kecil. Detektor radiasi beta ditempatkan pada probe jarak jauh. Dalam kehidupan sehari-hari, dosimeter seperti itu tidak tersebar luas. Ini terutama produk militer.
Dosimeter individu dengan penghitung Geiger
Kelas perangkat ini sangat sensitif, tidak seperti model lama dengan ruang ionisasi. Model yang andal ditawarkan oleh banyak produsen dalam negeri: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Ini semua adalah perangkat yang berdiri sendiri dengan output data ke layar dalam unit standar. Ada mode indikasi dosis akumulasi radiasi, dan tingkat latar belakang sesaat.
Arah yang menjanjikan adalah awalan dosimeter rumah tangga ke smartphone. Perangkat semacam itu diproduksi oleh pabrikan asing. Mereka memiliki kemampuan teknis yang kaya, ada fungsi menyimpan indikasi, penetapan biaya, perhitungan ulang dan penjumlahan radiasi selama berhari-hari, berminggu-minggu, berbulan-bulan. Sejauh ini, karena volume produksi yang rendah, biaya perangkat ini cukup tinggi.
Dosimeter buatan rumah, mengapa mereka diperlukan?
Penghitung Geiger adalah elemen spesifik dari dosimeter, benar-benar tidak dapat diakses untuk produksi independen. Selain itu, hanya ditemukan dalam dosimeter atau dijual terpisah di toko radio. Jika sensor ini tersedia, semua komponen dosimeter lainnya dapat dirakit secara independen dari berbagai komponen elektronik konsumen: televisi, motherboard, dll. Sekitar selusin desain kini ditawarkan di situs dan forum radio amatir. Layak untuk mengumpulkannya, karena ini adalah opsi yang paling matang, memiliki tutorial terperinci untuk pengaturan dan penyesuaian.
Sirkuit untuk menyalakan penghitung Geiger selalu menyiratkan sumber tegangan tinggi. Tegangan operasi meter tipikal adalah 400 volt. Ini diperoleh sesuai dengan rangkaian generator pemblokiran, dan ini adalah elemen paling kompleks dari rangkaian dosimeter. Output penghitung dapat dihubungkan ke amplifier frekuensi rendah dan menghitung klik pada speaker. Dosimeter semacam itu dirakit jika terjadi keadaan darurat, ketika praktis tidak ada waktu untuk produksi. Secara teoritis, output penghitung Geiger dapat dihubungkan ke input audio peralatan rumah tangga, seperti komputer.
Dosimeter buatan sendiri yang cocok untuk pengukuran yang akurat semuanya dipasang pada mikrokontroler. Keterampilan pemrograman tidak diperlukan di sini, karena program ini tercatat siap dari akses gratis. Kesulitan di sini adalah khas untuk produksi elektronik rumah: memperoleh papan sirkuit cetak, menyolder komponen radio, dan membuat kasing. Semua ini diselesaikan di bengkel kecil. Dosimeter buatan sendiri dari konter Geiger dibuat dalam kasus di mana:
- Tidak ada kemungkinan untuk membeli dosimeter yang sudah jadi;
- memerlukan perangkat dengan karakteristik khusus;
- perlu untuk mempelajari proses membangun dan menyesuaikan dosimeter.
Dosimeter buatan sendiri dikalibrasi dengan latar belakang alami dengan bantuan dosimeter lain. Di sinilah proses konstruksi berakhir.
