ตัวนับ Geiger: รูปแบบของอุปกรณ์และของใช้ในครัวเรือน

Geiger counter - เซ็นเซอร์หลักสำหรับการวัดรังสี มันลงทะเบียนแกมมา, อัลฟา, รังสีเบต้าและรังสีเอกซ์ มันมีความไวสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นในการบันทึกรังสีเช่นห้องไอโอไนเซชัน นี่คือเหตุผลหลักสำหรับการกระจายอย่างกว้างขวาง เซ็นเซอร์อื่น ๆ สำหรับวัดปริมาณรังสีนั้นใช้งานน้อยมาก อุปกรณ์ตรวจวัดปริมาณรังสีเกือบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นอย่างแม่นยำบนเคาน์เตอร์ไกเกอร์ พวกเขาผลิตในปริมาณมากและมีอุปกรณ์ในระดับต่าง ๆ : จากปริมาณการยอมรับทางทหารไปจนถึงสินค้าอุปโภคบริโภคของจีน ตอนนี้การซื้ออุปกรณ์ใด ๆ สำหรับการวัดรังสีไม่ใช่ปัญหา

การกระจายของเครื่องมือวัดปริมาณรังสีแบบสากลยังไม่ได้เกิดขึ้นเร็ว ๆ นี้ ดังนั้นในปี 1986 ในช่วงที่เกิดอุบัติเหตุเชอร์โนบิลมันปรากฎว่าประชากรไม่มีอุปกรณ์ลาดตระเวนเชิงปริมาณซึ่งในทางกลับกันยิ่งทำให้ผลลัพธ์ของภัยพิบัติแย่ลงไปอีก ในเวลาเดียวกันแม้จะมีวิทยุสมัครเล่นและความคิดสร้างสรรค์ทางเทคนิค แต่ Geiger เคาน์เตอร์ก็ไม่ได้ขายในร้านค้า

หลักการทำงานของไกเกอร์

นี่คืออุปกรณ์อิเล็กโทรสุญญากาศที่มีหลักการทำงานง่ายมาก เซ็นเซอร์รังสีกัมมันตภาพรังสีเป็นห้องโลหะหรือแก้วที่มีการเคลือบด้วยโลหะที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อยที่ปล่อยออกมา ตรงกลางกล้องมีอิเล็กโทรด ผนังด้านนอกของห้องเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูง (ปกติคือ 400 โวลต์) อิเล็กโทรดภายใน - เพื่อแอมพลิฟายเออร์ รังสีไอออไนซ์ (รังสี) เป็นกระแสของอนุภาค พวกมันถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากแคโทดแรงดันสูงไปยังไส้หลอดแอโนดอย่างแท้จริง เพียงแค่ก่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สามารถวัดได้โดยการเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียง

ความไวสูงของตัวนับ Geiger เกิดจากผลของหิมะถล่ม พลังงานที่แอมป์ลงทะเบียนที่เอาต์พุตไม่ใช่พลังงานของแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ นี่คือพลังงานของหน่วยจ่ายไฟแรงดันสูงของ dosimeter นั้น อนุภาคที่ถูกทะลุผ่านจะถ่ายโอนอิเล็กตรอนเท่านั้น (ค่าพลังงานซึ่งจะเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าที่บันทึกโดยเครื่องวัด) ระหว่างอิเล็กโทรดแนะนำส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยก๊าซมีตระกูล: อาร์กอน, นีออน มันถูกออกแบบมาเพื่อดับคายประจุแรงดันสูง หากการปลดปล่อยดังกล่าวเกิดขึ้นจะเป็นผลบวกที่ผิดพลาดสำหรับตัวนับ วงจรการวัดที่ตามมาจะไม่สนใจค่าผิดปกติดังกล่าว นอกจากนี้แหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงจะต้องได้รับการปกป้องจากพวกเขา

วงจรกำลังไฟในตัวนับ Geiger ให้กระแสไฟขาออกในหลาย ๆ microamperes ที่แรงดันเอาท์พุท 400 โวลต์ ค่าที่แน่นอนของแรงดันไฟฟ้าถูกตั้งค่าไว้สำหรับมิเตอร์แต่ละยี่ห้อตามข้อกำหนดทางเทคนิค

ความสามารถของตัวนับตำแหน่ง Geiger ความไวการปล่อยที่บันทึกไว้

ด้วยความช่วยเหลือของตัวนับไกเกอร์สามารถบันทึกรังสีแกมมาและเบต้าได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ น่าเสียดายที่คุณไม่สามารถจำแนกประเภทของรังสีได้โดยตรง สิ่งนี้ทำโดยอ้อมโดยการติดตั้งสิ่งกีดขวางระหว่างเซ็นเซอร์และวัตถุหรือภูมิประเทศที่กำลังตรวจสอบ รังสีแกมมามีการซึมผ่านสูงและพื้นหลังไม่เปลี่ยนแปลง หากเครื่องตรวจวัดปริมาณรังสีเบต้าตรวจพบว่าการติดตั้งสิ่งกีดขวางการแยกแม้กระทั่งจากแผ่นโลหะบาง ๆ เกือบจะปิดกั้นการไหลของอนุภาคบีตาได้อย่างสมบูรณ์

ชุดทั่วไปของแต่ละเครื่องวัดปริมาณ DP-22, DP-24 ไม่ได้ใช้ Geiger counters แต่มีการใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับไอออนไนซ์แทนดังนั้นความไวจึงต่ำมาก เครื่องมือวัดปริมาณรังสีแบบสมัยใหม่บนเคาน์เตอร์ Geiger มีความไวกว่าหลายพันเท่า คุณสามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติในรังสีพื้นหลังแสงอาทิตย์

คุณสมบัติที่โดดเด่นของตัวนับ Geiger คือความไวซึ่งสูงกว่าระดับที่กำหนดเป็นสิบหรือร้อยเท่า หากเปิดมิเตอร์ในห้องป้องกันตะกั่วสมบูรณ์มันจะแสดงพื้นหลังรังสีธรรมชาติขนาดใหญ่ การอ่านเหล่านี้ไม่ได้เป็นข้อบกพร่องในการออกแบบตัวมิเตอร์เองซึ่งได้รับการตรวจสอบจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการจำนวนมาก ข้อมูลดังกล่าวเป็นผลมาจากภูมิหลังของรังสีคอสมิกตามธรรมชาติ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าตัวนับ Geiger มีความละเอียดอ่อนเพียงใด

สำหรับการวัดพารามิเตอร์นี้โดยเฉพาะคุณลักษณะทางเทคนิคระบุค่าของความไวของอิมพัลส์เคาน์เตอร์มิเตอร์ (พัลส์ต่อไมโครวินาที) ยิ่งพัลส์เหล่านี้ยิ่งมีความไวมากขึ้น

การตรวจวัดปริมาณรังสีโดยไกเกอร์เคาน์เตอร์วงจรเครื่องวัดปริมาณรังสี

วงจร dosimeter สามารถแบ่งออกเป็นสองโมดูลการทำงาน: หน่วยจ่ายไฟแรงดันสูงและวงจรการวัด แหล่งจ่ายไฟแรงสูง - อะนาล็อก โมดูลการวัดของเครื่องวัดปริมาณดิจิตอลเป็นแบบดิจิตอลเสมอ นี่คือตัวนับชีพจรซึ่งจะแสดงค่าที่สอดคล้องกันในรูปแบบของตัวเลขในระดับของเครื่องมือ ในการวัดปริมาณรังสีที่จำเป็นต้องนับพัลส์ต่อนาที, 10, 15 วินาทีหรือค่าอื่น ๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์คำนวณจำนวนพัลส์เป็นค่าเฉพาะตามมาตราส่วนของเครื่องวัดปริมาณรังสีในหน่วยรังสีมาตรฐาน ต่อไปนี้เป็นสิ่งที่พบบ่อยที่สุด:

  • X-ray (มักใช้ X-ray);
  • Sievert (mikrozivert - mSv);
  • เยอร์;
  • สีเทาดีใจ
  • ความหนาแน่นของการไหลในไมโครวัตต์ / m2

Sievert เป็นหน่วยวัดปริมาณรังสีที่ได้รับความนิยมมากที่สุด บรรทัดฐานทั้งหมดมีความสัมพันธ์กับมันไม่จำเป็นต้องคำนวณใหม่เพิ่มเติม Rem - หน่วยในการพิจารณาผลกระทบของรังสีต่อวัตถุชีวภาพ

การเปรียบเทียบตัวนับ Geiger ที่ปล่อยก๊าซด้วยเซ็นเซอร์รังสีเซมิคอนดักเตอร์

ตัวนับ Geiger เป็นอุปกรณ์ปล่อยก๊าซและแนวโน้มของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันคือการกำจัดทิ้งแบบสากล เซ็นเซอร์รังสีเซมิคอนดักเตอร์หลายสิบรุ่นได้รับการพัฒนาขึ้น ระดับรังสีพื้นหลังที่บันทึกโดยพวกมันสูงกว่าเคาน์เตอร์ไกเกอร์ ความไวของเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์นั้นแย่กว่า แต่ก็มีข้อดีอีกประการคือประหยัดต้นทุน อุปกรณ์กึ่งตัวนำไม่ต้องการพลังงานไฟฟ้าแรงสูง สำหรับขนาดพกพาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มันเหมาะอย่างยิ่ง ข้อดีอีกอย่างคือการลงทะเบียนของอนุภาคอัลฟา ปริมาณก๊าซของเครื่องวัดนั้นมีขนาดใหญ่กว่าเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์อย่างมาก แต่ก็ยังมีขนาดที่เป็นที่ยอมรับแม้จะเป็นเทคโนโลยีแบบพกพา

การวัดปริมาณรังสีอัลฟ่าเบต้าและแกมมา

รังสีแกมมาเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการวัด นี่คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นกระแสโฟตอน (แสงก็คือสายของโฟตอน) ต่างจากแสงมันมีความถี่สูงกว่ามากและมีความยาวคลื่นสั้นมาก สิ่งนี้ช่วยให้มันสามารถเจาะอะตอม ในการป้องกันพลเรือน, รังสีแกมมากำลังแทรกซึมรังสี มันทะลุผ่านผนังบ้านรถยนต์โครงสร้างต่าง ๆ และถูกยึดไว้โดยชั้นดินหรือคอนกรีตเพียงไม่กี่เมตรเท่านั้น การลงทะเบียนของแกมม่าควอนตัมจะดำเนินการกับการสำเร็จการศึกษาปริมาณรังสีตามรังสีแกมมาตามธรรมชาติของดวงอาทิตย์ ไม่ต้องการแหล่งกำเนิดรังสี มันค่อนข้างเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่มีรังสีเบต้าและอัลฟา

หากการแผ่รังสีα (alpha-radiation) นั้นมาจากวัตถุภายนอกมันก็เกือบจะปลอดภัยและเป็นกระแสของอะตอมฮีเลียม ช่วงและการซึมผ่านของอนุภาคเหล่านี้มีขนาดเล็ก - ไมโครมิเตอร์ไม่กี่ (มิลลิเมตรสูงสุด) - ขึ้นอยู่กับการซึมผ่านของสื่อ เนื่องจากคุณสมบัตินี้มันแทบไม่ได้ลงทะเบียนกับตัวนับ Geiger ในเวลาเดียวกันการลงทะเบียนของรังสีอัลฟ่าจึงเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากอนุภาคเหล่านี้มีอันตรายอย่างยิ่งเมื่อพวกมันเข้าไปในร่างกายด้วยอากาศอาหารและน้ำ สำหรับการใช้ Geiger พระราชกฤษฎีกาของพวกเขาถูก จำกัด เซ็นเซอร์สารกึ่งตัวนำพิเศษนั้นพบได้ทั่วไป

การแผ่รังสีเบต้านั้นถูกบันทึกอย่างสมบูรณ์แบบโดยตัวนับไกเกอร์เนื่องจากอนุภาคบีตาเป็นอิเล็กตรอน มันสามารถบินได้หลายร้อยเมตรในชั้นบรรยากาศ แต่ถูกดูดซับได้ดีจากพื้นผิวโลหะ ในการนี้ตัวนับ Geiger ต้องมีหน้าต่างของแก้ว ห้องโลหะทำด้วยความหนาของผนังเล็กน้อย องค์ประกอบของก๊าซภายในจะถูกเลือกด้วยวิธีการเช่นเดียวกับการลดแรงดันเล็กน้อย เครื่องตรวจจับรังสีเบต้าจะถูกวางไว้บนหัววัดระยะไกล ในชีวิตประจำวันปริมาณดังกล่าวไม่แพร่หลาย เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ทางทหาร

เครื่องวัดปริมาณบุคคลพร้อมตัวนับ Geiger

อุปกรณ์ประเภทนี้มีความไวสูงแตกต่างจากรุ่นเก่าที่มีห้องไอโอไนเซชัน รุ่นที่เชื่อถือได้มีให้โดยผู้ผลิตในประเทศหลายราย: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS" อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากที่มีเอาต์พุตข้อมูลไปยังหน้าจอในหน่วยมาตรฐาน มีโหมดบ่งชี้ปริมาณรังสีสะสมรวมถึงระดับพื้นหลังทันที

ทิศทางที่เป็นไปได้คือคำนำหน้าของเครื่องวัดปริมาณรังสีในครัวเรือนสำหรับสมาร์ทโฟน อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตโดยผู้ผลิตต่างประเทศ พวกเขามีความสามารถด้านเทคนิคที่หลากหลายมีฟังก์ชั่นการจัดเก็บสิ่งบ่งชี้ราคาการคำนวณใหม่และการรวมกันของรังสีสำหรับวันสัปดาห์เดือน จนถึงตอนนี้เนื่องจากปริมาณการผลิตต่ำค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์เหล่านี้ค่อนข้างสูง

ปริมาณโฮมเมดทำไมพวกเขาต้องการ?

ตัวนับ Geiger เป็นองค์ประกอบเฉพาะของเครื่องวัดปริมาณรังสีซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์สำหรับการผลิตอิสระ นอกจากนี้ยังพบได้ในหน่วยวัดขนาดหรือจำหน่ายแยกต่างหากในร้านขายวิทยุ หากมีเซ็นเซอร์นี้ส่วนประกอบอื่น ๆ ของเครื่องวัดปริมาณรังสีสามารถประกอบได้อย่างอิสระจากส่วนต่าง ๆ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่หลากหลาย: โทรทัศน์เมนบอร์ด ฯลฯ เกี่ยวกับการออกแบบโหลมีให้บริการแล้วในเว็บไซต์วิทยุสมัครเล่นและฟอรัม เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การเก็บสะสมเนื่องจากเป็นตัวเลือกที่เป็นผู้ใหญ่ที่สุดโดยมีแบบฝึกหัดที่มีรายละเอียดสำหรับการตั้งค่าและปรับแต่ง

วงจรสำหรับการเปิดใช้งานตัวนับ Geiger หมายถึงแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงเสมอ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของมิเตอร์ทั่วไปคือ 400 โวลต์ มันได้มาตามวงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าปิดกั้นและนี่คือองค์ประกอบที่ซับซ้อนที่สุดของวงจร dosimeter เอาต์พุตของตัวนับสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียงความถี่ต่ำและนับจำนวนคลิกในลำโพง เครื่องวัดปริมาณรังสีดังกล่าวจะถูกประกอบในกรณีฉุกเฉินเมื่อไม่มีเวลาสำหรับการผลิตจริง ในทางทฤษฎีเอาต์พุตของตัวนับ Geiger สามารถเชื่อมต่อกับอินพุตเสียงของอุปกรณ์ในครัวเรือนเช่นคอมพิวเตอร์

เครื่องวัดขนาดทำเองที่เหมาะสำหรับการวัดที่แม่นยำนั้นประกอบขึ้นบนไมโครคอนโทรลเลอร์ ไม่จำเป็นต้องมีทักษะการเขียนโปรแกรมที่นี่เนื่องจากโปรแกรมจะถูกบันทึกพร้อมจากการเข้าใช้ฟรี ความยากลำบากที่นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ในบ้าน: การได้รับแผงวงจรพิมพ์ส่วนประกอบบัดกรีวิทยุและทำเคส ทั้งหมดนี้แก้ไขได้ในเวิร์กช็อปขนาดเล็ก เครื่องวัดปริมาณที่ทำเองจากเคาน์เตอร์วัดในกรณีที่:

  • ไม่มีความเป็นไปได้ที่จะซื้อเครื่องวัดปริมาณรังสีสำเร็จรูป
  • ต้องการอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติพิเศษ
  • มีความจำเป็นต้องศึกษากระบวนการสร้างและปรับขนาดเครื่องวัด

โฮมเมด dosimeter ถูกปรับเทียบกับพื้นหลังตามธรรมชาติด้วยความช่วยเหลือของโดมิเตอร์อื่น นี่คือที่สิ้นสุดกระบวนการก่อสร้าง

ดูวิดีโอ: เครองวดรงส Geiger Counter Arduino (กันยายน 2019).