El contador Geiger es fácil. Atención, radiación

Los dosímetros domésticos fabricados en Rusia y otros países de la CEI ocupan una posición de liderazgo en el mercado mundial, por lo que solo se seleccionaron dichos dispositivos para la prueba editorial. Se probaron en condiciones de laboratorio (fuentes alfa, beta y gamma), así como en uno de los sitios de contaminación radiactiva (radio-226, 0,92 µSv/h) y en casa (fertilizantes potásicos, electrodos de soldadura con adición de torio y detectores de humo por ionización). Para el control se utilizó un espectrómetro gamma Exploranium GR-130. Todos los dosímetros midieron el nivel de radiación gamma (excepto la suave) dentro de los límites del error de pasaporte, y para otros tipos de radiación, las discrepancias fueron significativas. La mayoría de los dosímetros probados utilizan el clásico contador Geiger-Muller SBM-20 fabricado por Elektrokhimpribor. Por desgracia, su sensibilidad deja mucho que desear y, con bajos niveles de radiación, el recuento lleva varios minutos. En dosímetros del tamaño de reloj de pulsera se utiliza el contador SBM-21, que es aún menos sensible (alrededor de 10 veces). Los dosímetros más avanzados utilizan contadores finales. Nuestra prueba involucró un dosímetro con un contador tipo Beta-1 fabricado por Consensus, que es aproximadamente dos veces más sensible a la radiación gamma que el SBM-20, pero también más caro.

Rádex RD1503+

Sensor: SBM-20 sin filtro. mediciones: Sobrestimar las lecturas a bajas energías gamma y exposiciones mixtas gamma-beta. En algunas fuentes, el dispositivo se salió de la escala: el límite superior del rango es el más pequeño de todos los participantes de la prueba. El fondo natural sobrestima aproximadamente una vez y media. No es adecuado para buscar pequeños focos de infección debido a la baja sensibilidad del sensor. conclusiones: El dispositivo tiene una interfaz amigable; solo se altera el frecuente reinicio inmotivado del ciclo de medición, por lo que la obtención de resultados precisos puede retrasarse.

Radex RD1706

Sensor: 2хSBM-20 sin filtros. mediciones: Sobrestima las lecturas para exposiciones gamma suave y gamma-beta mixta. Sobreestima el fondo natural en aproximadamente una vez y media. No es ideal para buscar pequeños focos de infección, pero es adecuado: dos sensores aceleran su reacción a los cambios en los niveles de radiación. Conclusiones: interfaz agradable más doble velocidad de medición. Además, este dispositivo es mucho menos propenso al reinicio no motivado de las mediciones.

Soeks-01M

Sensor: SBM-20 sin filtro. mediciones: Sobrestima las lecturas para exposiciones gamma suave y gamma-beta mixta. Sobreestima el fondo natural en aproximadamente una vez y media. No es adecuado para buscar pequeños focos de infección debido a la baja sensibilidad del sensor. Conclusiones: muy compacto, liviano, con una pantalla a color y la capacidad de conectarse a una computadora a través de USB. La paleta de colores y las fuentes no siempre contribuyen a una buena legibilidad de las lecturas. Muestra una evaluación cualitativa del nivel de fondo y un gráfico de cambios en las lecturas a lo largo del tiempo. Si el fabricante actualiza el firmware, elimina las animaciones de inicio y apagado completamente innecesarias, optimiza los colores y las fuentes para una mejor legibilidad, obtendrá uno de los mejores electrodomésticos.

MKS-05 Terra-P

Sensor: SBM-20 con filtro. mediciones: en general, las lecturas no van más allá del error del pasaporte. Gracias al filtro extraíble Terra-P le permite realizar mediciones aproximadas de la densidad de flujo de la radiación beta dura. El fondo natural sobrestima aproximadamente una vez y media. No es adecuado para buscar pequeños focos de infección debido a la baja sensibilidad del sensor. conclusiones: El instrumento parece apto para uso en el campo, no solo para uso doméstico suave. El filtro contribuye en gran medida a la precisión y comodidad de las mediciones. Desafortunadamente, el dispositivo no recuerda la configuración del umbral de alarma y lo restablece a 0,3 µSv/h.

Belwar RKS-107

Sensor: 2хSBM-20 con filtros. mediciones: mide con mucha precisión la radiación del cesio-137, pero la radiación gamma suave la sobreestima en casi una vez y media. Un modo de medición de densidad de flujo de partículas beta separado elimina la necesidad de cualquier factor de conversión aproximado. Sobreestima el fondo natural en aproximadamente una vez y media. Es absolutamente inadecuado para buscar focos de infección, ya que no sabe cómo medir continuamente y no emite el registro de partículas. Conclusiones: duro legado del pasado soviético. Este dispositivo no sabe cómo hacer nada excepto cómo contar el número de pulsos por tiempo específico. La instrucción sin dudarlo ofrece realizar todo el procesamiento matemático al usuario utilizando un lápiz y papel. Por otro lado, es un dispositivo inscrito en el registro, que se somete a pruebas individuales, pero al mismo tiempo cuesta como un dosímetro doméstico normal.

DP-5V

Sensor: SBM-20 para medir niveles de radiación elevados, medios y altos, SI3BG para medir niveles de radiación elevados. Equipado con un filtro y una fuente de control para estroncio-90. mediciones: a menos de 0,5 µSv/h, la aguja oscila lentamente, lo que dificulta las mediciones. A altos niveles de radiación, las lecturas del dispositivo son bastante estables en una amplia gama de energías de radiación gamma. La baja sensibilidad del sensor se compensa en parte por su ubicación en una barra extensible, por lo que la búsqueda de puntos de radiación con el DP-5 es más fácil que con la mayoría de los demás participantes de la prueba. Conclusiones: militar, y por lo tanto aún más grave legado del pasado soviético. En algunos casos, dicho dispositivo se puede obtener por un precio simbólico. Pero es más un artículo de colección o un accesorio.

Polimaster DKG-RM1603A

Sensor: SBM-21 sin filtro. mediciones: La radiación gamma suave se duplica aproximadamente por el dosímetro. No sensible a la radiación beta. Aumenta el nivel natural de radiación en aproximadamente una cuarta parte. Es posible detectar la contaminación local solo por casualidad: el dispositivo reacciona muy lentamente a los cambios en el nivel de radiación. Conclusiones: no muy satisfecho con la respuesta inhibida a los cambios en la tasa de dosis.

SNIIP Aunis MKS-01CA1M

Sensor: contador final Beta-1, filtro deslizante. mediciones: el único sujeto de prueba capaz de medir adecuadamente la densidad de flujo beta del cesio-137 y medir la densidad de flujo de partículas alfa. Sobreestima el nivel natural de radiación en aproximadamente una vez y media. Siendo su sensor el más sensible a la radiación gamma y especialmente beta, es el instrumento probado más adecuado para detectar manchas radiactivas. Conclusiones: Definitivamente la mejor herramienta. Muy sistema conveniente indicación del error estadístico relativo con refinamiento continuo del resultado.

La medición del nivel de fondo radiactivo se lleva a cabo utilizando un dispositivo especial: un dosímetro. Se puede comprar en una tienda especializada, pero los artesanos del hogar se sentirán atraídos por otra opción: hacer un dosímetro con sus propias manos. Una modificación del hogar se puede ensamblar en varias variaciones, por ejemplo, a partir de medios improvisados ​​​​o con la instalación de un contador SBM-20.

Naturalmente, será bastante difícil ensamblar un dosímetro profesional o multifuncional. Los dispositivos domésticos portátiles o individuales registran radiación beta o gamma. El radiómetro está diseñado para estudiar objetos específicos y leer el nivel de radionúclidos. De hecho, el dosímetro y el radiómetro son dos dispositivos diferentes, pero las versiones domésticas a menudo combinan el primero y el segundo. La terminología delgada juega un papel solo para los especialistas, por lo tanto, incluso los modelos combinados se denominan en términos generales: un dosímetro.

Al elegir uno de los esquemas de ensamblaje propuestos, el usuario recibirá el dispositivo más simple con baja sensibilidad. Todavía hay un beneficio en tal dispositivo: es capaz de registrar dosis críticas de radiación, esto indicará una amenaza real para la salud humana. A pesar de dispositivo casero muchas veces inferior a cualquier dosímetro doméstico de la tienda, para proteger tu propia vida es bastante utilizable.

Antes de elegir uno de los esquemas de ensamblaje para usted, lea Recomendaciones generales para la fabricación del dispositivo.

1. Para un dispositivo de su propio montaje, elija medidores de 400 voltios, si el convertidor está diseñado para 500 voltios, entonces debe ajustar la configuración del circuito de retroalimentación. Está permitido elegir una configuración diferente de diodos zener y lámparas de neón, según el circuito de dosímetro que se utilice en la fabricación.
2. El voltaje de salida del estabilizador se mide con un voltímetro con una resistencia de entrada de 10 MΩ. Es importante comprobar que en realidad son 400 voltios, los condensadores cargados son potencialmente peligrosos para los humanos, a pesar de la baja potencia.
3. Cerca del mostrador, se hacen varios pequeños agujeros en el caso para la penetración de la radiación beta. Debe excluirse el acceso a circuitos con alto voltaje, esto debe tenerse en cuenta al instalar el dispositivo en la carcasa.
4. El circuito de la unidad de medición se selecciona en función del voltaje de entrada del convertidor. La conexión del nodo se realiza estrictamente con la alimentación apagada y el condensador de almacenamiento descargado.
5. En fondo de radiación natural un dosímetro casero dará entre 30 y 35 señales en 60 segundos. Superar el indicador indica alta radiación de iones.

Esquema No. 1 - elemental

Para diseñar un detector que registre radiación beta y gamma de forma "rápida y sencilla", esta opción es la más adecuada. Lo que necesita antes de la construcción:

• una botella de plástico, o mejor dicho, un cuello con tapa;
• lata sin tapa con bordes acabados;
• probador ordinario;
• un trozo de alambre de acero y cobre;
• transistor kp302a o cualquier kp303.

Para ensamblar, debe cortar el cuello de la botella para que encaje perfectamente en la lata. Un frasco alto y angosto, como el de la leche condensada, es el más adecuado. Se hacen dos orificios en la cubierta de plástico, donde debe insertar un cable de acero. Uno de sus bordes está doblado en un lazo en forma de letra "C" para que quede bien sujeto a la tapa, el segundo extremo de la barra de acero no debe tocar la lata. Luego se enrosca la tapa.

La pata del obturador KP302a se atornilla a un lazo de alambre de acero y los terminales del probador se conectan al drenaje y la fuente. Alrededor del frasco, debe envolver el cable de cobre y fijarlo al terminal negro en un extremo. Caprichoso y efímero Transistor de efecto de campo puede reemplazar, por ejemplo, conectar varios otros de acuerdo con el circuito de Darlington, lo principal es que la ganancia total debe ser igual a 9000.

Un dosímetro casero está listo, pero lo necesitas. calibrar. Para hacer esto, use una fuente de radiación de laboratorio, como regla, la unidad de su radiación iónica se indica en ella.

Esquema No. 2 - instalación de un medidor

Para ensamblar un dosímetro con sus propias manos, un ordinario contador SBM-20- tendrás que comprarlo en una tienda especializada en componentes de radio. Un ánodo, un alambre delgado, pasa a lo largo del eje a través de un tubo de cátodo sellado. El espacio interno a baja presión está lleno de gas, lo que crea un ambiente óptimo para la ruptura eléctrica.

El voltaje del SBM-20 es de aproximadamente 300 - 500 V, debe ajustarse de tal manera que excluya una ruptura arbitraria. Cuando una partícula radiactiva choca, ioniza el gas en el tubo, creando una gran cantidad de iones y electrones entre el cátodo y el ánodo. Del mismo modo, el contador se activa para cada partícula.

¡Es importante saberlo! Para un dispositivo casero, cualquier medidor diseñado para 400 voltios es adecuado, pero el SBM-20 es el más adecuado, puede comprar el popular STS-5, pero es menos duradero.

Esquema de dosímetro consta de dos bloques: un indicador y un rectificador de red, que se ensamblan en cajas de plástico y se conectan con un conector. La fuente de alimentación está conectada a la red durante un breve período de tiempo. El condensador se carga hasta un voltaje de 600 W y es la fuente de alimentación del dispositivo.

La unidad está desconectada de la red y del indicador, y los conectores están conectados a los contactos. teléfonos de alta impedancia. El condensador debe ser seleccionado buena calidad, esto extenderá el tiempo de funcionamiento del dosímetro. Un dispositivo casero puede funcionar durante 20 minutos o más.

Características técnicas:

• la resistencia del rectificador se selecciona de manera óptima con una potencia de disipación de hasta 2 vatios;
• los capacitores pueden ser de cerámica o de papel, con el voltaje adecuado;
• puedes elegir cualquier contador;
• elimine la posibilidad de tocar los contactos de la resistencia con las manos

La radiación de fondo natural se registrará como señales raras en los teléfonos, la ausencia de sonidos significa que no hay energía.

Esquema No. 3 con un detector de dos hilos.

Puede diseñar un dosímetro casero con un detector de dos cables, para esto necesita un recipiente de plástico, un condensador de paso, tres resistencias y un amortiguador de un solo canal.

El propio amortiguador reduce la amplitud de la oscilación y se instala detrás del detector, justo al lado del condensador de paso, que mide la dosis. Para este diseño, sólo rectificadores resonantes, pero los expansores prácticamente no se utilizan. El instrumento será más sensible a la radiación pero llevará más tiempo ensamblarlo.

Hay otros esquemas sobre cómo hacer un dosímetro usted mismo. Los radioaficionados han desarrollado y probado muchas variaciones, pero la mayoría de ellas se basan en los circuitos descritos anteriormente.

Por lo general, los circuitos de dosímetros se ensamblan utilizando microcontroladores o microcircuitos lógicos simples. Pero en muchos casos, solo necesitamos un dosímetro simple. En el marco de este artículo, consideraremos dos diseños elementales de dispositivos de señalización de radiación de bricolaje, en los que el componente más complejo es el contador más común. Geiger SBM-20.

El dosímetro más simple con un sensor de fotodiodo

Cualquier radioaficionado puede ensamblar un contador Geiger simple con sus propias manos, que utiliza en lugar de SBM-20 un fotodiodo ordinario como detector de radiación. El dosímetro solo puede detectar radiación alfa y beta. Desafortunadamente, no podrá detectar el rango de rayos X. El circuito del dispositivo se ensambla en una pequeña placa de circuito impreso y se coloca en una caja adecuada. Se necesitan tubos y láminas de cobre para filtrar las interferencias de radiofrecuencia.

Lista de componentes de radio requeridos

fotodiodo BPW34, amplificador operacional LM358, transistores 2N3904, 2N7000; condensadores 100 nF (2 piezas), 100 uF, 10 nF, 20 nF; Resistencias 10 MΩ, 1,5 MΩ (2 piezas), resistencia de 56 kΩ, 150 kΩ, 1 kΩ (2 piezas), potenciómetro de 250 kΩ; Altavoz piezoeléctrico, interruptor de palanca

Después del montaje, compruebe que la polaridad del altavoz y el LED estén conectados correctamente. Coloque tubos de cobre y cinta aislante en el fotodiodo. Deben quedar muy apretados.

Perforamos un agujero en el costado de la caja de aluminio para el interruptor de encendido y en la parte superior para el fotosensor, el LED y el control de sensibilidad. Después de instalar los componentes de la radio, inserte las baterías. Enrolle la cinta alrededor de los tubos de cobre para que no se muevan. Esto también reducirá el número de cuantos de luz que afectan al fotodiodo.

Puede verificar el rendimiento del dispositivo resultante en cualquier fuente de prueba de radiación, que debe estar en laboratorios especiales o en aulas de física escolar. Bueno, o andar en bicicleta a la zona de Chernobyl.

Dosímetro simple en SBM-20

Para simplificar el diseño, el dispositivo se alimentará de una red estándar de CA de 220 voltios.

El alto voltaje proviene de un duplicador construido con diodos y capacitores, luego va al contador Geiger SBM 20. La resistencia R1 está conectada en serie con él. Con cada paso a través del contador de una partícula de radiación, se genera un impulso eléctrico en su salida y, en consecuencia, en la resistencia R1, que, a través de la resistencia R2, ingresa al dispositivo emisor de sonido, como resultado de lo cual se escucha un clic. escuchó.

Bajo un fondo de radiación normal, estos clics se escuchan 1-2 veces por segundo. A medida que aumenta el nivel de radiación, la frecuencia de los clics aumenta considerablemente e incluso puede convertirse en un crujido continuo.

Un inconveniente importante de este diseño de bricolaje es el hecho de que está conectado a la red eléctrica. Así que veamos otra opción.

Dosímetro autoalimentado simple en SBM-20

En este dispositivo indicador de radiación, se utiliza un oscilador de bloqueo convencional, un generador de transistores de baja potencia, como fuente de alto voltaje. El voltaje alterno del devanado elevador secundario del transformador se rectifica y alimenta al contador Geiger.

El transformador está hecho sobre un anillo de ferrita con un diámetro de 16 mm. Luego realizamos un bobinado uniforme del devanado primario, con 400 vueltas de hilo de cobre PEV 0,12. A continuación, con un cable PEV con un diámetro de 0,42 mm, giramos el segundo y tercer devanado de 8 y 3 vueltas, respectivamente.

En un diseño correctamente ensamblado, el voltaje a través de la capacitancia C3 debe ser de aproximadamente 400 voltios. Si de repente es menor, entonces es necesario cambiar los extremos del devanado elevador. Si el voltaje está completamente ausente, entonces se requiere cambiar las conclusiones del tercer devanado.

Seguridad radiológica

En relación con las consecuencias ambientales de las explosiones nucleares con fines pacíficos en Novaya Zemlya y en la región del sitio de prueba de Semipalatinsk, debido a la descarga de desechos radiactivos en el río Techa en los Urales del Sur (1949-1956), especialmente debido a ambiental contaminación durante la operación de la planta de energía nuclear (accidente de Chernobyl, 1986 y otros), el estudio de los conceptos básicos de seguridad radiológica y dosimetría de radiación se ha vuelto muy relevante en la actualidad. La población ha desarrollado radiofobia, es decir, el miedo a la exposición incluso a las dosis más pequeñas, mucho menos que cualquier grado de riesgo basado en la ciencia.

Nos guste o no, la radiación ha entrado firmemente en nuestras vidas y no se va a ir. Tenemos que aprender a vivir con este fenómeno útil y peligroso. La radiación se manifiesta como radiaciones invisibles e imperceptibles, y es imposible detectarlas sin instrumentos especiales.

Un poco de la historia de la radiación.

Los rayos X fueron descubiertos en 1895. Un año más tarde se descubrió la radiactividad del uranio, también en relación con los rayos X. Los científicos se dieron cuenta de que se enfrentaban a fenómenos de la naturaleza completamente nuevos y hasta ahora desconocidos. Curiosamente, el fenómeno de la radiación se notó varios años antes, pero no se le dio importancia, aunque Nikola Tesla y otros trabajadores del laboratorio de Edison recibieron quemaduras por rayos X. El daño a la salud se atribuía a cualquier cosa, pero no a los rayos que el ser vivo nunca había encontrado en tales dosis. A principios del siglo XX, comenzaron a aparecer artículos sobre los efectos nocivos de la radiación en los animales. A esto tampoco se le dio importancia hasta la sensacional historia de las "chicas del radio", trabajadoras de una fábrica que producía relojes luminosos. Simplemente mojan los pinceles con la punta de la lengua. El terrible destino de algunos de ellos ni siquiera fue publicado, por razones éticas, y quedó como una prueba solo para los fuertes nervios de los médicos.

En 1939, la física Lisa Meitner, quien junto con Otto Hahn y Fritz Strassmann se refiere a las personas que por primera vez en el mundo dividieron el núcleo de uranio, sin darse cuenta espetó sobre la posibilidad de una reacción en cadena, y a partir de ese momento un comenzó una reacción en cadena de ideas sobre la creación de una bomba, es decir, una bomba, y no un "átomo pacífico", por el cual los políticos sedientos de sangre del siglo XX, por supuesto, no darían un centavo. Aquellos que estaban "al tanto" ya sabían a qué conduciría esto y comenzó la carrera de armamentos nucleares.

¿Cómo surgió el contador Geiger-Muller?

El físico alemán Hans Geiger, que trabajaba en el laboratorio de Ernst Rutherford, en 1908 propuso el principio de funcionamiento del contador de "partículas cargadas" como mayor desarrollo ya conocida cámara de ionización, que era un condensador eléctrico lleno de gas a baja presión. Ha sido utilizado desde 1895 por Pierre Curie para estudiar las propiedades eléctricas de los gases. Geiger tuvo la idea de utilizarlo para detectar radiaciones ionizantes precisamente porque estas radiaciones tenían un efecto directo sobre el grado de ionización del gas.

En 1928, Walter Müller, bajo la dirección de Geiger, crea varios tipos de contadores de radiación diseñados para registrar diversas partículas ionizantes. La creación de contadores era una necesidad muy urgente, sin la cual era imposible continuar con el estudio de los materiales radiactivos, ya que la física, como ciencia experimental, es impensable sin instrumentos de medida. Geiger y Müller trabajaron a propósito en la creación de contadores sensibles a cada uno de los tipos de radiación descubiertos: α, β y γ (los neutrones se descubrieron recién en 1932).

El contador Geiger-Muller demostró ser un sensor de radiación simple, confiable, económico y práctico. Aunque no es el instrumento más preciso para estudiar ciertos tipos de partículas o radiación, es extremadamente adecuado como instrumento para la medición general de la intensidad de la radiación ionizante. Y en combinación con otros detectores, también lo utilizan los físicos para las mediciones más precisas en los experimentos.

radiación ionizante

Para comprender mejor el funcionamiento del contador Geiger-Muller, es útil comprender la radiación ionizante en general. Por definición, incluyen cualquier cosa que pueda causar la ionización de una sustancia en su estado normal. Esto requiere una cierta cantidad de energía. Por ejemplo, las ondas de radio o incluso la luz ultravioleta no son radiación ionizante. El límite comienza con "ultravioleta duro", también conocido como "rayos X blandos". Este tipo es un tipo de radiación de fotones. Los fotones de alta energía suelen denominarse cuantos gamma.

Ernst Rutherford fue el primero en dividir la radiación ionizante en tres tipos. Esto se hizo en una configuración experimental usando un campo magnético en el vacío. Más tarde resultó que esto:

α - núcleos de átomos de helio
β - electrones de alta energía
γ - gamma quanta (fotones)

Más tarde, se descubrieron los neutrones. Las partículas alfa son fácilmente retenidas incluso por papel ordinario, las partículas beta tienen un poder de penetración ligeramente mayor y los rayos gamma tienen el más alto. Los neutrones más peligrosos (¡a una distancia de muchas decenas de metros en el aire!). Debido a su neutralidad eléctrica, no interactúan con las capas de electrones de las moléculas de la sustancia. Pero una vez en el núcleo atómico, cuya probabilidad es bastante alta, conducen a su inestabilidad y descomposición, con la formación, por regla general, de isótopos radiactivos. Y ya aquellos, a su vez, en descomposición, forman todo el "ramo" de radiación ionizante. Lo peor de todo es que el objeto irradiado o el propio organismo vivo se convierte en una fuente de radiación durante muchas horas y días.

El dispositivo del contador Geiger-Muller y el principio de su funcionamiento.

Un contador Geiger-Muller de descarga de gas, por regla general, se fabrica en forma de un tubo sellado, de vidrio o metal, del que se evacua el aire, y en su lugar se agrega un gas inerte (neón o argón o una mezcla de ellos). a baja presión, con una mezcla de halógenos o alcohol. Un alambre delgado se estira a lo largo del eje del tubo y un cilindro de metal se ubica coaxialmente con él. Tanto el tubo como el alambre son electrodos: el tubo es el cátodo y el alambre es el ánodo. El menos de la fuente está conectado al cátodo. Voltaje constante, y al ánodo, a través de una gran resistencia constante, además de una fuente de voltaje constante. Eléctricamente, se obtiene un divisor de voltaje, en cuyo punto medio (la unión de la resistencia y el ánodo del contador) el voltaje es casi igual al voltaje en la fuente. Por lo general, son varios cientos de voltios.

Cuando una partícula ionizante vuela a través del tubo, los átomos del gas inerte, ya en el campo eléctrico de alta intensidad, experimentan colisiones con esta partícula. La energía cedida por la partícula durante la colisión es suficiente para separar los electrones de los átomos de gas. Los electrones secundarios resultantes son ellos mismos capaces de formar nuevas colisiones y, así, se obtiene toda una avalancha de electrones e iones. Bajo la influencia de un campo eléctrico, los electrones se aceleran hacia el ánodo y los iones de gas cargados positivamente hacia el cátodo del tubo. Por lo tanto, se produce una corriente eléctrica. Pero como la energía de la partícula ya se ha gastado en colisiones, en su totalidad o en parte (la partícula voló a través del tubo), también termina el suministro de átomos de gas ionizado, lo cual es deseable y está asegurado por algunas medidas adicionales, que nosotros discutiremos al analizar los parámetros de los contadores.

Cuando una partícula cargada ingresa al contador Geiger-Muller, la resistencia del tubo cae debido a la corriente resultante, y con ella el voltaje en el punto medio del divisor de voltaje, que se discutió anteriormente. Luego, la resistencia del tubo, debido al aumento de su resistencia, se restablece y el voltaje vuelve a ser el mismo. Por lo tanto, obtenemos un pulso de voltaje negativo. Al contar los momentos, podemos estimar el número de partículas que pasan. La intensidad del campo eléctrico cerca del ánodo es especialmente alta debido a su pequeño tamaño, lo que hace que el contador sea más sensible.

Diseños de contadores Geiger-Muller

Los contadores Geiger-Muller modernos están disponibles en dos versiones principales: "clásico" y plano. El mostrador clásico está hecho de un tubo de metal de paredes delgadas con corrugación. La superficie corrugada del mostrador hace que el tubo sea rígido, resistente a la presión atmosférica externa y no permite que se colapse bajo su acción. En los extremos del tubo hay aisladores de sellado hechos de vidrio o plástico termoestable. También contienen terminales-tapas para conectar al circuito del instrumento. El tubo está marcado y recubierto con un barniz aislante duradero, además de, por supuesto, sus conclusiones. La polaridad de los cables también está marcada. Este es un contador universal para todo tipo de radiación ionizante, especialmente para beta y gamma.

Los contadores sensibles a la radiación β suave se fabrican de manera diferente. Debido al corto alcance de las partículas β, deben hacerse planas, con una ventana de mica, que retrasa débilmente la radiación beta, una de las opciones para dicho contador es un sensor de radiación. BETA-2. Todas las demás propiedades de los medidores están determinadas por los materiales de los que están hechos.

Los contadores diseñados para registrar la radiación gamma contienen un cátodo hecho de metales con un gran número de carga o están recubiertos con dichos metales. El gas está muy poco ionizado por los fotones gamma. Pero, por otro lado, los fotones gamma son capaces de eliminar una gran cantidad de electrones secundarios del cátodo, si se elige adecuadamente. Los contadores Geiger-Muller para partículas beta están hechos con ventanas delgadas para una mejor permeabilidad de las partículas, ya que son electrones ordinarios que acaban de recibir mucha energía. Interactúan muy bien con la materia y pierden rápidamente esta energía.

En el caso de las partículas alfa, la situación es aún peor. Entonces, a pesar de una energía muy decente, del orden de varios MeV, las partículas alfa interactúan muy fuertemente con las moléculas que están en camino y pierden energía rápidamente. Si se compara la materia con un bosque y un electrón con una bala, las partículas alfa tendrán que compararse con un tanque que atraviesa un bosque. Sin embargo, un contador ordinario responde bien a la radiación α, pero solo a una distancia de varios centímetros.

Para una evaluación objetiva del nivel de radiación ionizante dosímetros en los contadores de uso general, suelen estar equipados con dos contadores que funcionan en paralelo. Uno es más sensible a la radiación α y β, y el segundo a los rayos γ. Tal esquema para el uso de dos contadores se implementa en el dosímetro. RADEX RD1008 y en el dosimetro-radiómetro RADEX MKS-1009 en el que está instalado el contador BETA-2 Y BETA-2M. A veces se coloca entre los mostradores una barra o placa hecha de una aleación que contiene una mezcla de cadmio. Cuando los neutrones golpean una barra de este tipo, se produce radiación γ, que se registra. Esto se hace para poder detectar la radiación de neutrones, a la que los simples contadores Geiger son prácticamente insensibles. Otra forma es cubrir el cuerpo (cátodo) con impurezas capaces de impartir sensibilidad a los neutrones.

Los halógenos (cloro, bromo) se mezclan con el gas para extinguir rápidamente la descarga. Los vapores de alcohol tienen el mismo propósito, aunque el alcohol en este caso es de corta duración (esto es generalmente una característica del alcohol) y el contador "sobrio" comienza a "sonar" constantemente, es decir, no puede funcionar en el modo prescrito. Esto sucede en algún lugar después del registro de 1e9 pulsos (mil millones), que no es tanto. Los medidores de halógeno son mucho más duraderos.

Parámetros y modos de funcionamiento de los contadores Geiger

Sensibilidad de los contadores Geiger.

La sensibilidad del contador se estima por la relación entre el número de micro-roentgens de una fuente ejemplar y el número de pulsos causados ​​por esta radiación. Debido a que los contadores Geiger no están diseñados para medir la energía de las partículas, es difícil realizar una estimación precisa. Los contadores están calibrados contra fuentes de isótopos estándar. Cabe señalar que este parámetro puede variar mucho para diferentes tipos de contadores, a continuación se muestran los parámetros de los contadores Geiger-Muller más comunes:

Contador Geiger-Müller Beta 2- 160 ÷ 240 imps / µR

Contador Geiger-Müller beta 1- 96 ÷ 144 imps / µR

Contador Geiger-Müller SBM-20- 60 ÷ 75 pulsos / µR

Contador Geiger-Müller SBM-21- 6,5 ÷ 9,5 imps/µR

Contador Geiger-Müller SBM-10- 9,6 ÷ 10,8 imps/µR

Área de la ventana de entrada o área de trabajo

El área del sensor de radiación a través del cual vuelan las partículas radiactivas. Esta característica está directamente relacionada con las dimensiones del sensor. Cuanto mayor sea el área, más partículas captará el contador Geiger-Muller. Por lo general, este parámetro se indica en centímetros cuadrados.

Contador Geiger-Müller Beta 2- 13,8 cm2

Contador Geiger-Müller beta 1- 7cm2

Esta tensión corresponde aproximadamente a la mitad de la característica de funcionamiento. La característica de funcionamiento es una parte plana de la dependencia del número de pulsos registrados en el voltaje, por lo que también se denomina "meseta". En este punto, se alcanza la velocidad de operación más alta (límite superior de medición). Valor típico 400 V.

El ancho de la característica de funcionamiento del medidor.

Esta es la diferencia entre el voltaje de ruptura de la chispa y el voltaje de salida en la parte plana de la característica. El valor típico es 100 V.

La pendiente de la característica operativa del contador.

La pendiente se mide como un porcentaje de pulsos por voltio. Caracteriza el error estadístico de las medidas (contando el número de pulsos). El valor típico es 0,15%.

Temperatura de funcionamiento permisible del medidor.

Para medidores de propósito general -50 ... +70 grados Celsius. Esto es muy parámetro importante si el contador funciona en cámaras, canales y otros lugares de equipos complejos: aceleradores, reactores, etc.

El recurso de trabajo del contador.

El número total de pulsos que registra el contador antes del momento en que sus lecturas comienzan a ser incorrectas. Para dispositivos con aditivos orgánicos, la autoextinción suele ser 1e9 (diez a la novena potencia, o mil millones). El recurso se considera solo si el voltaje de operación se aplica al medidor. Si el contador simplemente se almacena, este recurso no se consume.

Tiempo muerto del contador.

Este es el tiempo (tiempo de recuperación) durante el cual el medidor conduce corriente después de ser activado por una partícula que pasa. La existencia de tal tiempo significa que hay un límite superior para la frecuencia del pulso, y esto limita el rango de medición. Un valor típico es 1e-4 s, es decir, diez microsegundos.

Cabe señalar que debido al tiempo muerto, el sensor puede resultar "fuera de escala" y estar en silencio en el momento más peligroso (por ejemplo, una reacción en cadena espontánea en la producción). Ha habido casos de este tipo, y para combatirlos se utilizan pantallas de plomo, cubriendo parte de los sensores de los sistemas de alarma de emergencia.

Fondo de mostrador personalizado.

Medido en cámaras de plomo con paredes gruesas para evaluar la calidad de los medidores. Valor típico 1 ... 2 pulsos por minuto.

Aplicación práctica de los contadores Geiger

La industria soviética y ahora rusa produce muchos tipos de contadores Geiger-Muller. Aquí hay algunas marcas comunes: STS-6, SBM-20, SI-1G, SI21G, SI22G, SI34G, contadores de la serie Gamma, contadores finales de la serie " Beta' y hay muchos otros. Todos ellos se utilizan para controlar y medir la radiación: en instalaciones de la industria nuclear, en instituciones científicas y educativas, en defensa civil, medicina e incluso en la vida cotidiana. Después del accidente de Chernóbil, dosímetros domésticos, anteriormente desconocidos para la población incluso por su nombre, se han vuelto muy populares. Han aparecido muchas marcas de dosímetros domésticos. Todos ellos utilizan el contador Geiger-Muller como sensor de radiación. En los dosímetros domésticos, se instalan uno o dos tubos o contadores finales.

UNIDADES DE MEDIDA DE LAS CANTIDADES DE RADIACIÓN

Durante mucho tiempo, la unidad de medida P (roentgen) fue común. Sin embargo, al pasar al sistema SI, aparecen otras unidades. Roentgen es una unidad de dosis de exposición, "cantidad de radiación", que se expresa por el número de iones formados en el aire seco. A una dosis de 1 R, se forman 2.082e9 pares de iones en 1 cm3 de aire (lo que corresponde a 1 unidad de carga CGSE). En el sistema SI, la dosis de exposición se expresa en culombios por kilogramo, y con los rayos X esto se relaciona mediante la ecuación:

1 C/kg = 3876 R

La dosis de radiación absorbida se mide en julios por kilogramo y se denomina Gray. Esto es para reemplazar la unidad de radiación obsoleta. La tasa de dosis absorbida se mide en grises por segundo. La tasa de dosis de exposición (EDR), que antes se medía en roentgens por segundo, ahora se mide en amperios por kilogramo. La dosis equivalente de radiación en la que la dosis absorbida es 1 Gy (Gray) y el factor de calidad de la radiación es 1 se denomina Sievert. Rem (el equivalente biológico de un roentgen) es una centésima parte de un sievert y ahora se considera obsoleto. Sin embargo, incluso hoy en día, todas las unidades obsoletas se utilizan de forma muy activa.

Los conceptos principales en las mediciones de radiación son la dosis y la potencia. La dosis es el número de cargas elementales en el proceso de ionización de una sustancia, y la potencia es la tasa de formación de dosis por unidad de tiempo. Y en qué unidades se expresa es una cuestión de gusto y conveniencia.

Incluso la dosis más pequeña es peligrosa en términos de efectos a largo plazo en el cuerpo. El cálculo del riesgo es bastante simple. Por ejemplo, su dosímetro muestra 300 miliroentgens por hora. Si permanece en este lugar durante un día, recibirá una dosis de 24 * 0,3 = 7,2 roentgens. Esto es peligroso y tienes que salir de aquí lo antes posible. En general, habiendo descubierto incluso una radiación débil, uno debe alejarse de ella y controlarla incluso a distancia. Si ella “te sigue”, puedes ser “felicitado”, has sido golpeado por neutrones. Y no todos los dosímetros pueden responder a ellos.

Para las fuentes de radiación, se utiliza un valor que caracteriza el número de decaimientos por unidad de tiempo, se denomina actividad y también se mide en muchas unidades diferentes: curie, becquerel, rutherford y algunas otras. La cantidad de actividad, medida dos veces con suficiente separación de tiempo, si disminuye, permite calcular el tiempo, según la ley de decaimiento radiactivo, en que la fuente se vuelve suficientemente segura.

Contador Geiger-Müller

D Para determinar el nivel de radiación, se usa un dispositivo especial. Y para tales dispositivos de control dosimétrico doméstico y la mayoría de los dispositivos profesionales, se utiliza como elemento sensible contador Geiger . Esta parte del radiómetro le permite determinar con precisión el nivel de radiación.

Historia del contador Geiger

EN primero, un dispositivo para determinar la intensidad de la descomposición de materiales radiactivos nació en 1908, fue inventado por un alemán físico hans geiger . Veinte años después, junto con otro físico walter muller el dispositivo fue mejorado, y en honor a estos dos científicos recibió su nombre.

EN período de desarrollo y formación de la física nuclear en la antigua Unión Soviética, también se crearon los dispositivos correspondientes, que fueron ampliamente utilizados en las fuerzas armadas, en las plantas de energía nuclear y en grupos especiales para el monitoreo de radiación de defensa civil. Desde los años setenta del siglo pasado, tales dosímetros incluían un contador basado en los principios de Geiger, a saber SBM-20 . Este contador, exactamente como otro de sus análogos. STS-5 , es ampliamente utilizado en actualmente, y también es parte de medios modernos control dosimétrico .

Figura 1. Contador de descarga de gas STS-5.

Figura 2. Contador de descarga de gas SBM-20.

El principio de funcionamiento del contador Geiger-Muller.

Y La idea de registrar partículas radiactivas que propone Geiger es relativamente sencilla. Se basa en el principio de la aparición de impulsos eléctricos en un medio gaseoso inerte bajo la acción de una partícula radiactiva altamente cargada o de un cuanto de oscilaciones electromagnéticas. Para detenernos en el mecanismo de acción del contador con más detalle, detengámonos un poco en su diseño y los procesos que ocurren en él, cuando una partícula radiactiva pasa a través del elemento sensible del dispositivo.

R el dispositivo registrador es un cilindro o recipiente sellado que se llena con un gas inerte, puede ser neón, argón, etc. Dicho contenedor puede estar hecho de metal o vidrio, y el gas que contiene está a baja presión, esto se hace a propósito para simplificar el proceso de detección de una partícula cargada. Dentro del contenedor hay dos electrodos (cátodo y ánodo) a los que se les aplica un alto voltaje. corriente continua a través de una resistencia de carga especial.

Fig. 3. El dispositivo y el circuito para encender el contador Geiger.

PAG Cuando el contador se activa en un medio de gas inerte, no se produce una descarga en los electrodos debido a la alta resistencia del medio, sin embargo, la situación cambia si una partícula radiactiva o un cuanto de oscilaciones electromagnéticas ingresan a la cámara del elemento sensible. del dispositivo En este caso, una partícula con una carga de energía suficientemente alta elimina una cierta cantidad de electrones del entorno más cercano, es decir, de los elementos del cuerpo o de los propios electrodos físicos. Dichos electrones, una vez en un ambiente de gas inerte, bajo la acción de un alto voltaje entre el cátodo y el ánodo, comienzan a moverse hacia el ánodo, ionizando las moléculas de este gas en el camino. Como resultado, eliminan electrones secundarios de las moléculas de gas y este proceso crece en una escala geométrica hasta que se produce una ruptura entre los electrodos. En el estado de descarga, el circuito se cierra por un período de tiempo muy corto, y esto provoca un salto de corriente en la resistencia de carga, y es este salto el que le permite registrar el paso de una partícula o cuanto a través de la cámara de registro.

T Este mecanismo permite registrar una partícula, sin embargo, en un ambiente donde la radiación ionizante es lo suficientemente intensa, se requiere un retorno rápido de la cámara de registro a su posición original para poder determinar nueva partícula radiactiva . Esto se logra con dos diferentes caminos. El primero de ellos es detener el suministro de voltaje a los electrodos por un corto período de tiempo, en cuyo caso la ionización del gas inerte se detiene abruptamente, y una nueva inclusión de la cámara de prueba le permite comenzar a grabar desde el principio. Este tipo de contador se llama dosímetros no autoextinguibles . El segundo tipo de dispositivos, a saber, los dosímetros autoextinguibles, el principio de su funcionamiento es agregar aditivos especiales basados ​​​​en varios elementos al ambiente de gas inerte, por ejemplo, bromo, yodo, cloro o alcohol. En este caso, su presencia conduce automáticamente a la terminación de la descarga. Con tal estructura de la cámara de prueba, a veces se utilizan resistencias de varias decenas de megaohmios como resistencia de carga. Esto permite durante la descarga reducir drásticamente la diferencia de potencial en los extremos del cátodo y el ánodo, lo que detiene el proceso conductivo y la cámara vuelve a el estado inicial. Cabe señalar que el voltaje en los electrodos de menos de 300 voltios automáticamente deja de mantener la descarga.

Todo el mecanismo descrito permite registrar gran cantidad partículas radiactivas en un corto período de tiempo.

Tipos de radiación radiactiva

H para entender lo que está registrado Contadores Geiger-Muller , vale la pena detenerse en qué tipos existen. Vale la pena mencionar de inmediato que los contadores de descarga de gas, que forman parte de la mayoría de los dosímetros modernos, solo pueden registrar el número de partículas cargadas radiactivas o cuantos, pero no pueden determinar ni sus características energéticas ni el tipo de radiación. Para hacer esto, los dosímetros se hacen más multifuncionales y específicos, y para compararlos correctamente, uno debe comprender con mayor precisión sus capacidades.

PAG De acuerdo con las ideas modernas de la física nuclear, la radiación se puede dividir en dos tipos, el primero en la forma campo electromagnetico , el segundo en la forma flujo de partículas (radiación corpuscular). El primer tipo puede ser flujo de partículas gamma o rayos X . Su característica principal es la capacidad de propagarse en forma de onda en distancias muy largas, mientras que atraviesan varios objetos con bastante facilidad y pueden penetrar fácilmente en una amplia variedad de materiales. Por ejemplo, si una persona necesita esconderse del flujo de rayos gamma debido a una explosión nuclear, entonces escondiéndose en el sótano de una casa o refugio antiaéreo, sujeto a su relativa hermeticidad, solo puede protegerse de este tipo de radiación por 50 por ciento.

Figura 4. Cuantos de rayos X y radiación gamma.

T qué tipo de radiación es de naturaleza pulsada y se caracteriza por propagarse en el medio ambiente en forma de fotones o cuantos, es decir ráfagas cortas de radiación electromagnética. Dicha radiación puede tener diferentes características de energía y frecuencia, por ejemplo, la radiación de rayos X tiene una frecuencia mil veces menor que los rayos gamma. Es por eso Los rayos gamma son mucho más peligrosos. para el cuerpo humano y su impacto es mucho más destructivo.

Y La radiación basada en el principio corpuscular son partículas alfa y beta (corpúsculos). Surgen como resultado de una reacción nuclear, en la que unos isótopos radiactivos se convierten en otros con la liberación de una enorme cantidad de energía. En este caso, las partículas beta son una corriente de electrones, y las partículas alfa son formaciones mucho más grandes y estables, que consisten en dos neutrones y dos protones unidos entre sí. De hecho, el núcleo del átomo de helio tiene tal estructura, por lo que se puede argumentar que el flujo de partículas alfa es el flujo de núcleos de helio.

Se ha adoptado la siguiente clasificación , las partículas alfa tienen la menor capacidad de penetración para protegerse de ellas, el cartón grueso es suficiente para una persona, las partículas beta tienen una mayor capacidad de penetración, para que una persona pueda protegerse de una corriente de tal radiación, necesitará protección metálica varias milímetros de espesor (por ejemplo, lámina de aluminio). Prácticamente no hay protección contra los cuantos gamma, y ​​se extienden a distancias considerables, desvaneciéndose a medida que se alejan del epicentro o fuente, y obedeciendo las leyes de propagación de ondas electromagnéticas.

Figura 5. Partículas radiactivas tipo alfa y beta.

A Las cantidades de energía que poseen estos tres tipos de radiación también son diferentes, y el flujo de partículas alfa tiene la mayor de ellas. Por ejemplo, la energía que poseen las partículas alfa es siete mil veces mayor que la energía de las partículas beta , es decir. poder de penetración varios tipos radiación, es inversamente proporcional a su poder de penetración.

D Para el cuerpo humano, se considera el tipo de radiación radiactiva más peligrosa. cuantos gamma , debido al alto poder de penetración, y luego descendiendo, partículas beta y partículas alfa. Por lo tanto, es bastante difícil determinar las partículas alfa, si es que es imposible decirlo con un contador convencional. Geiger - Müller, ya que casi cualquier objeto es un obstáculo para ellos, por no hablar de un recipiente de vidrio o metal. Es posible determinar partículas beta con dicho contador, pero solo si su energía es suficiente para atravesar el material del contenedor del contador.

Para partículas beta de baja energía, el contador Geiger-Muller convencional es ineficiente.

ACERCA DE En una situación similar con la radiación gamma, existe la posibilidad de que pasen a través del contenedor sin desencadenar una reacción de ionización. Para hacer esto, se instala una pantalla especial (hecha de acero denso o plomo) en los medidores, que le permite reducir la energía de los rayos gamma y así activar la descarga en la cámara del contador.

Características básicas y diferencias de los contadores Geiger-Muller

CON También vale la pena resaltar algunas de las características básicas y diferencias de varios dosímetros equipados con Contadores de descarga de gas Geiger-Muller. Para hacer esto, debes comparar algunos de ellos.

Los contadores Geiger-Muller más comunes están equipados con cilíndrico o sensores finales. Los cilíndricos son similares a un cilindro oblongo en forma de tubo con un radio pequeño. La cámara de ionización final tiene forma redonda o rectangular de pequeño tamaño, pero con una importante superficie de trabajo final. A veces hay variedades de cámaras finales con un tubo cilíndrico alargado con una pequeña ventana de entrada en el lado final. Varias configuraciones de contadores, a saber, las propias cámaras, pueden registrar diferentes tipos radiación, o sus combinaciones (por ejemplo, combinaciones de rayos gamma y beta, o todo el espectro de alfa, beta y gamma). Esto es posible gracias al diseño especialmente diseñado de la caja del medidor, así como al material del que está hecho.

mi Otro componente importante para el uso previsto de los medidores es el área del elemento sensible de entrada y el área de trabajo . Es decir, este es el sector por el que entrarán y serán registradas las partículas radiactivas que nos interesan. Cuanto mayor sea esta área, mayor será la capacidad del contador para capturar partículas y mayor será su sensibilidad a la radiación. Los datos del pasaporte k indican el área de la superficie de trabajo, por regla general, en centímetros cuadrados.

mi Otro indicador importante, que se indica en las características del dosímetro, es nivel de ruido (medido en pulsos por segundo). En otras palabras, este indicador puede denominarse valor de fondo intrínseco. Puede determinarse en el laboratorio, para ello se coloca el dispositivo en una habitación o cámara bien protegida, generalmente con paredes gruesas de plomo, y se registra el nivel de radiación que emite el propio dispositivo. Está claro que si dicho nivel es lo suficientemente significativo, estos ruidos inducidos afectarán directamente los errores de medición.

Cada profesional y radiación tiene una característica como la sensibilidad a la radiación, también medida en pulsos por segundo (imp/s), o en pulsos por microroentgen (imp/µR). Dicho parámetro, o más bien su uso, depende directamente de la fuente de radiación ionizante, a la que está sintonizado el contador, y en la que se llevarán a cabo mediciones adicionales. A menudo, la sintonización se realiza mediante fuentes, incluidos materiales radiactivos como el radio - 226, el cobalto - 60, el cesio - 137, el carbono - 14 y otros.

mi Otro indicador por el cual vale la pena comparar dosímetros es eficiencia de detección de radiación de iones o partículas radiactivas. La existencia de este criterio se debe a que no se registrarán todas las partículas radiactivas que pasen por el elemento sensible del dosímetro. Esto puede suceder en el caso de que el cuanto de radiación gamma no haya causado ionización en la contracámara, o que la cantidad de partículas que pasaron y hayan causado ionización y descarga sea tan grande que el dispositivo no las cuente adecuadamente, y por algunas otras razones. Para determinar con precisión esta característica un dosímetro específico, se prueba utilizando algunas fuentes radiactivas, por ejemplo, plutonio-239 (para partículas alfa), o talio - 204, estroncio - 90, itrio - 90 (emisor beta), así como otros materiales radiactivos.

CON El siguiente criterio a considerar es rango de energía registrado . Cualquier partícula radiactiva o cuanto de radiación tiene una característica energética diferente. Por lo tanto, los dosímetros están diseñados para medir no solo un tipo específico de radiación, sino también sus respectivas características energéticas. Dicho indicador se mide en megaelectronvoltios o kiloelectronvoltios (MeV, KeV). Por ejemplo, si las partículas beta no tienen suficiente energía, no podrán eliminar un electrón en la contracámara y, por lo tanto, no se registrarán, o solo las partículas alfa de alta energía podrán atravesar la material del cuerpo del contador Geiger-Muller y eliminar un electrón.

Y Sobre la base de lo anterior, los fabricantes modernos de dosímetros de radiación producen una amplia gama de dispositivos para diversos fines e industrias específicas. Por lo tanto, vale la pena considerar tipos específicos de contadores Geiger.

Diferentes variantes de contadores Geiger-Muller

PAG La primera versión de los dosímetros son dispositivos diseñados para registrar y detectar fotones gamma y radiación beta de alta frecuencia (dura). Casi todos los dosímetros de radiación producidos anteriormente y modernos, tanto domésticos, por ejemplo:, como profesionales, por ejemplo, están diseñados para este rango de medición. Dicha radiación tiene suficiente energía y alto poder de penetración para que la cámara del contador Geiger pueda registrarlos. Tales partículas y fotones penetran fácilmente en las paredes del contador y provocan el proceso de ionización, que es fácilmente registrado por el correspondiente llenado electrónico del dosímetro.

D Para registrar este tipo de radiación, contadores populares como SBM-20 , que tiene un sensor en forma de cilindro-tubo cilíndrico con un cátodo y un ánodo cableados coaxialmente. Además, las paredes del tubo sensor sirven simultáneamente como cátodo y carcasa, y están hechas de acero inoxidable. Este contador tiene las siguientes características:

• el área del área de trabajo del elemento sensible es de 8 centímetros cuadrados;
• sensibilidad a la radiación a la radiación gamma del orden de 280 pulsos / s, o 70 pulsos / μR (se realizaron pruebas para cesio - 137 a 4 μR / s);
• el fondo intrínseco del dosímetro es de aproximadamente 1 imp/s;
• El sensor está diseñado para detectar radiación gamma con una energía en el rango de 0,05 MeV a 3 MeV y partículas beta con una energía de 0,3 MeV en el límite inferior.

Figura 6. Dispositivo contador Geiger SBM-20.

En Hubo varias modificaciones de este contador, por ejemplo, SBM-20-1 o SBM-20U , que tienen características similares, pero difieren en el diseño fundamental de los elementos de contacto y el circuito de medición. Otras modificaciones de este contador Geiger-Muller, y estos son SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG, también tienen parámetros similares, muchos de ellos se encuentran en dosímetros de radiación domésticos que se pueden encontrar en las tiendas hoy. .

CON El siguiente grupo de dosímetros de radiación está diseñado para registrar fotones gamma y rayos x . Si hablamos de la precisión de tales dispositivos, debe entenderse que los fotones y la radiación gamma son cuantos de radiación electromagnética que se mueven a la velocidad de la luz (alrededor de 300 000 km/s), por lo que registrar un objeto de este tipo es una tarea bastante difícil.

La eficiencia de tales contadores Geiger es de alrededor del uno por ciento.

H Para aumentarlo, se requiere un aumento en la superficie del cátodo. De hecho, los cuantos gamma se registran indirectamente, gracias a los electrones eliminados por ellos, que posteriormente participan en la ionización de un gas inerte. Para promover este fenómeno de la manera más eficiente posible, el material y el grosor de la pared de la contracámara, así como las dimensiones, el grosor y el material del cátodo, se seleccionan especialmente. Aquí, un gran grosor y densidad del material pueden reducir la sensibilidad de la cámara de registro, y demasiado pequeño permitirá que la radiación beta de alta frecuencia ingrese fácilmente a la cámara, y también aumentará la cantidad de ruido de radiación natural para el dispositivo, lo que ahogar la precisión de determinar los cuantos gamma. Naturalmente, las proporciones exactas son seleccionadas por los fabricantes. De hecho, según este principio, los dosímetros se fabrican en base a Contadores Geiger-Muller para la determinación directa de la radiación gamma en el suelo, mientras que dicho dispositivo excluye la posibilidad de determinar cualquier otro tipo de radiación e impacto radiactivo, lo que le permite determinar con precisión la contaminación por radiación y el nivel de impacto negativo en una persona solo por radiación gamma .

EN dosímetros domésticos que están equipados con sensores cilíndricos, se instalan los siguientes tipos: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 y muchos otros. Además, en algunos tipos, se instala un filtro especial en la ventana sensible final de entrada, que sirve específicamente para cortar las partículas alfa y beta, y además aumenta el área del cátodo, para una determinación más eficiente de los cuantos gamma. Estos sensores incluyen Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M y otros.

H Para comprender más claramente el principio de su acción, vale la pena considerar con más detalle uno de estos contadores. Por ejemplo, un contador final con un sensor Beta - 2M , que tiene una forma redondeada de la ventana de trabajo, que es de unos 14 centímetros cuadrados. En este caso, la sensibilidad a la radiación de cobalto - 60 es de aproximadamente 240 pulsos / μR. Este tipo de medidor tiene un rendimiento de ruido propio muy bajo. , que no es más de 1 pulso por segundo. Esto es posible gracias a la cámara de plomo de paredes gruesas que, a su vez, está diseñada para detectar radiación de fotones con energías en el rango de 0,05 MeV a 3 MeV.

Figura 7. Fin del contador gamma Beta-2M.

Para determinar la radiación gamma, es muy posible utilizar contadores de pulsos gamma-beta, que están diseñados para registrar partículas beta duras (de alta frecuencia y alta energía) y cuantos gamma. Por ejemplo, el modelo SBM es 20. Si desea excluir el registro de partículas beta en este modelo de dosímetro, entonces basta con instalar una pantalla de plomo, o un escudo de cualquier otro material metálico (una pantalla de plomo es más efectiva ). Esta es la forma más común que utilizan la mayoría de los diseñadores al crear contadores para rayos gamma y rayos X.

Registro de radiación beta "suave".

A Como mencionamos anteriormente, el registro de radiación beta suave (radiación con características de baja energía y frecuencia relativamente baja) es una tarea bastante difícil. Para ello, se requiere prever la posibilidad de su más fácil penetración en la cámara de registro. Para estos fines, se fabrica una ventana de trabajo delgada especial, generalmente de mica o una película de polímero, que prácticamente no crea obstáculos para la penetración de este tipo de radiación beta en la cámara de ionización. En este caso, el propio cuerpo del sensor puede actuar como un cátodo, y el ánodo es un sistema de electrodos lineales, que se distribuyen uniformemente y se montan sobre aisladores. La ventana de registro se realiza en la versión final, y en este caso solo aparece una fina película de mica en el camino de las partículas beta. En dosímetros con tales contadores, la radiación gamma se registra como una aplicación y, de hecho, como una característica adicional. Y si desea deshacerse del registro de los cuantos gamma, debe minimizar la superficie del cátodo.

Figura 8. Dispositivo contador Geiger.

CON Cabe señalar que los contadores para determinar partículas beta blandas se crearon hace bastante tiempo y se utilizaron con éxito en la segunda mitad del siglo pasado. Entre ellos, los más comunes eran sensores del tipo SBT10 Y SI8B , que tenía ventanas de trabajo de mica de paredes delgadas. Una versión más moderna de dicho dispositivo. Beta 5 tiene un área de ventana de trabajo de aproximadamente 37 sq/cm, de forma rectangular hecha de material de mica. Para tales dimensiones del elemento sensible, el dispositivo puede registrar alrededor de 500 pulsos/µR, si se mide con cobalto - 60. Al mismo tiempo, la eficiencia de detección de partículas es de hasta el 80 por ciento. Otros indicadores de este dispositivo son los siguientes: el ruido propio es de 2,2 pulsos/s, el rango de detección de energía es de 0,05 a 3 MeV, mientras que el umbral inferior para determinar la radiación beta blanda es de 0,1 MeV.

Figura 9. Finaliza el contador beta-gamma Beta-5.

Y Naturalmente, vale la pena mencionar Contadores Geiger-Muller capaz de detectar partículas alfa. Si el registro de la radiación beta blanda parece ser una tarea bastante difícil, es aún más difícil detectar una partícula alfa, incluso con indicadores de alta energía. Tal problema solo puede resolverse mediante una reducción correspondiente en el grosor de la ventana de trabajo a un grosor que sea suficiente para el paso de una partícula alfa a la cámara de registro del sensor, así como por una aproximación casi completa de la ventana de entrada. a la fuente de radiación de partículas alfa. Esta distancia debe ser de 1 mm. Está claro que dicho dispositivo registrará automáticamente cualquier otro tipo de radiación y, además, con una eficiencia suficientemente alta. Esto tiene lados positivos y negativos:

Positivo - dicho dispositivo se puede utilizar para la más amplia gama de análisis de radiación radiactiva

negativo - debido a la mayor sensibilidad, se producirá una cantidad significativa de ruido, lo que dificultará el análisis de los datos de registro recibidos.

A Además, aunque la ventana de trabajo de mica es demasiado delgada, aumenta las capacidades del contador, pero en detrimento de la resistencia mecánica y hermeticidad de la cámara de ionización, especialmente porque la ventana en sí tiene una superficie de trabajo bastante grande. A modo de comparación, en los contadores SBT10 y SI8B, que mencionamos anteriormente, con un área de ventana de trabajo de aproximadamente 30 sq/cm, el espesor de la capa de mica es de 13-17 µm, y con el espesor necesario para registrar partículas alfa de 4–5 µm, la ventana solo se puede hacer no más de 0,2 sq / cm, estamos hablando del contador SBT9.

ACERCA DE Sin embargo, el gran espesor de la ventana de trabajo de registro puede ser compensado por la proximidad al objeto radiactivo, y viceversa, con un espesor relativamente pequeño de la ventana de mica, es posible registrar una partícula alfa a una distancia mayor que 1 - 2 mm. Vale la pena poner un ejemplo, con un espesor de ventana de hasta 15 micras, la aproximación a la fuente de radiación alfa debe ser inferior a 2 mm, mientras que la fuente de partículas alfa se entiende que es un emisor de plutonio-239 con una radiación energía de 5 MeV. Continuemos, con una ventana de entrada de hasta 10 µm de espesor, es posible registrar partículas alfa ya a una distancia de hasta 13 mm, si se hace una ventana de mica de hasta 5 µm de espesor, entonces se registrará la radiación alfa. a una distancia de 24 mm, etc. Otro parámetro importante que afecta directamente la capacidad de detectar partículas alfa es su índice de energía. Si la energía de la partícula alfa es superior a 5 MeV, entonces la distancia de su registro para el espesor de la ventana de trabajo de cualquier tipo aumentará en consecuencia, y si la energía es menor, entonces la distancia deberá reducirse, hasta el Imposibilidad total de registrar radiación alfa blanda.

mi uno mas punto importante, lo que permite aumentar la sensibilidad del contador alfa, esto es una disminución en la capacidad de registro de la radiación gamma. Para ello basta con minimizar las dimensiones geométricas del cátodo, y los fotones gamma atravesarán la cámara de registro sin provocar ionización. Tal medida permite reducir miles, e incluso decenas de miles de veces, la influencia de los rayos gamma en la ionización. Ya no es posible eliminar la influencia de la radiación beta en la cámara de registro, pero hay una forma bastante sencilla de salir de esta situación. Primero se registran las radiaciones alfa y beta del tipo total, luego se instala un filtro de papel grueso y se realiza una segunda medición que registrará únicamente partículas beta. El valor de la radiación alfa en este caso se calcula como la diferencia entre la radiación total y un indicador separado del cálculo de la radiación beta.

Por ejemplo , vale la pena sugerir las características de un contador Beta-1 moderno, que le permite registrar la radiación alfa, beta y gamma. Aquí están las métricas:

• el área de la zona de trabajo del elemento sensible es de 7 m2/cm;
• el espesor de la capa de mica es de 12 micrones (la distancia de detección efectiva de las partículas alfa para el plutonio es de 239, aproximadamente 9 mm, para el cobalto - 60, la sensibilidad a la radiación es de aproximadamente 144 pulsos / microR);
• eficiencia de medición de radiación para partículas alfa - 20% (para plutonio - 239), partículas beta - 45% (para talio -204) y gamma quanta - 60% (para la composición de estroncio - 90, itrio - 90);
• el propio fondo del dosímetro es de aproximadamente 0,6 imp/s;
• El sensor está diseñado para detectar radiación gamma con una energía en el rango de 0,05 MeV a 3 MeV, partículas beta con una energía de más de 0,1 MeV en el límite inferior y partículas alfa con una energía de 5 MeV o más.

Figura 10. Finaliza el contador alfa-beta-gamma Beta-1.

A Por supuesto, todavía hay una gama bastante amplia de mostradores que están diseñados para un uso más limitado y profesional. Dichos dispositivos tienen una serie de configuraciones y opciones adicionales (eléctricas, mecánicas, radiométricas, climáticas, etc.), que incluyen muchos términos y opciones especiales. Sin embargo, no nos centraremos en ellos. En efecto, para comprender los principios básicos de actuación Contadores Geiger-Muller , los modelos descritos anteriormente son suficientes.

EN También es importante mencionar que existen subclases especiales contadores Geiger , que están especialmente diseñados para detectar varios tipos de otras radiaciones. Por ejemplo, para determinar el valor de la radiación ultravioleta, para detectar y determinar los neutrones lentos que operan según el principio de una descarga de corona, y otras opciones que no están directamente relacionadas con este tema, no se considerarán.