Licznik Geigera
Z Wikipedii
Licznik Geigera (licznik Geigera-Müllera) - urządzenie opracowane przez Hansa Geigera wraz z Walterem Müllerem w 1928 roku, mierzące promieniowanie jonizujące.
Ponieważ jonizacja gazów wewnątrz licznika zachodzi nie tylko w wyniku promieniowania alfa, ale także innych rodzajów promieniowania jonizującego (beta i gamma), toteż licznik Geigera zlicza w istocie niemal całkowity poziom czynników jonizujących w otoczeniu. Licznikiem Geigera można w istocie oceniać także liczbę fotonów światła (jak we wspomnianej niżej fotodiodzie gazowanej) i promieniowania rentgenowskiego, ale nie można nim badać bezpośrednio natężenia strumienia neutronów - cząstek nie wywołujących jonizacji. Jednak, istnieje rozwiązanie pomijające wspomnianą przeszkodę. Licznik taki albo wypełnia się wodorem (neutrony zderzają się z jądrami wodoru - protonami, powodując ich ruch) lub też otacza się folią kadmową, wówczas neutrony pochłaniane przez kadm, wywołują w nim reakcję jądrową, wynikiem czego jest powstanie promieniowania gamma. Następnie promieniowanie gamma przenika już do objętości czynnej licznika powodując powstanie sygnału. Warunkiem wykorzystania kadmu, jest wcześniejsze spowolnienie neutronów do energii otoczenia (neutrony termiczne), co można otrzymać np. poprzez umieszczenia licznika w bloku parafinowym, teflonowym, itp.
Rozwinięciem licznika Geigera jest opracowany w 1947 przez Sydneya Lebsona licznik halogenowy (wykorzystujący pary rtęci), różniący się od pierwowzoru większą trwałością i niższym - bezpieczniejszym - napięciem polaryzującym, co niezwykle istotne jest w zastosowaniach przenośnych - jak na fotografii powyżej. Obniżenie napięcia pracy można również otrzymać, poprzez domieszkę do gazu roboczego chlorowców.
[edytuj] Budowa licznika
Konstrukcja licznika - jak widać na szkicu obok - sprowadza się do szczelnego szklanego cylindra i umieszczonej w nim rury metalowej (z miedzi lub aluminium - na rysunku niebieskiej), która stanowi elektrodę ujemną (katodę). Przez środek rury katody przebiega cienki drut stanowiący elektrodę dodatnią - anodę (na rysunku czerwony). Cylinder szklany wypełniony jest mieszaniną gazów: ok. 90 % argonu lub innego gazu szlachetnego i ok. 10 % par alkoholu. Ciśnienie mieszaniny gazów w cylindrze wynosi kilkadziesiąt hektopaskali, a zatem znacznie mniej od atmosferycznego. Z elektronicznego punktu widzenia jest to zatem lampa gazowana podobna trochę do gazotronu albo gazowanej fotodiody z usuniętym elementem światłoczułym, i z różnicami wynikającymi z innej zasady działania.
[edytuj] Działanie licznika
Elektrody muszą być spolaryzowane napięciem rzędu kilkuset woltów. Jeśli we wnętrzu licznika znajdzie się np. cząstka alfa, to wywoła jonizację atomów gazu wzdłuż swojego toru ruchu. Powstałe w wyniku jonizacji elektrony i jony gazu przyspieszane są w polu elektrycznym, a następnie zderzają się z innymi atomami powodując dalsze jonizacje i w efekcie wyładowanie lawinowe. Wyładowanie to objawia się w zewnętrznym obwodzie elektrycznym zamkniętym rezystorem R powstaniem impulsu napięcia, będącym skutkiem wychwytywania przez cylindryczną katodę jonów gazu. Impuls ten przez kondensator kierowany jest do układu pomiarowego. Czas trwania impulsu, wywołanego pojedynczą cząstką, tzn. czas upływający od chwili rozpoczęcia wyładowania lawinowego do jego wygaśnięcia nazywany jest czasem martwym licznika. Istotne jest, aby był on jak najkrótszy (wówczas możliwe jest odróżnienie od siebie kolejnych, szybko po sobie nadlatujących cząstek). Wpływ na to ma zarówno konstrukcja elektrod (ich wielkość i odległość od siebie), ciśnienie mieszaniny gazów, jak i skład tej mieszaniny: np. pary alkoholu tłumią wyładowania, a czas martwy przeciętnego licznika jest rzędu stu mikrosekund.
Za kondensatorem układ pomiarowy typowego licznika zawiera obwody zliczające pojawiające się impulsy i przekształcające je w sygnały dźwiękowe (trzaski - to najwcześniej stosowana wersja), błyski, albo na wskazania bądź to wskaźnika wychyłowego, bądź to wyświetlacza alfanumerycznego.
