Contador Geiger - o principal sensor para medir radiação. Registra radiação gama, alfa, beta e raios-x. Tem a sensibilidade mais alta em comparação com outros métodos de registro de radiação, por exemplo, câmaras de ionização. Esta é a principal razão para sua ampla distribuição. Outros sensores para medir radiação são usados muito raramente. Quase todos os dispositivos de monitoramento dosimétrico são construídos precisamente nos contadores Geiger. Eles são produzidos em grandes quantidades e existem dispositivos de vários níveis: de dosímetros de aceitação militar a bens de consumo chineses. Agora, para comprar qualquer dispositivo para medir a radiação não é um problema.
A distribuição universal de instrumentos dosimétricos ainda não foi recente. Então, em 1986, durante o acidente de Chernobyl, descobriu-se que a população simplesmente não tem nenhum dispositivo de reconhecimento dosimétrico, o que, aliás, agravou ainda mais as conseqüências do desastre. Ao mesmo tempo, apesar da disseminação do rádio amador e dos círculos de criatividade técnica, os contêineres Geiger não eram vendidos nas lojas, portanto era impossível fazer dosímetros caseiros.
Princípio de trabalho dos contadores Geiger
Este é um dispositivo de eletrovacuum com um princípio de operação extremamente simples. O sensor de radiação radioativa é uma câmara de metal ou vidro com metalização preenchida com gás inerte descarregado. No centro da câmera tem um eletrodo. As paredes externas da câmara estão conectadas a uma fonte de alta voltagem (geralmente 400 volts). Eletrodo interno - para um amplificador sensível. Radiação ionizante (radiação) é um fluxo de partículas. Eles literalmente transferem elétrons do cátodo de alta voltagem para os filamentos do ânodo. Ele simplesmente induz uma tensão que já pode ser medida conectando-se a um amplificador.
A alta sensibilidade do contador Geiger é devida ao efeito de avalanche. A energia que o amplificador registra na saída não é a energia da fonte de radiação ionizante. Esta é a energia da unidade de fornecimento de energia de alta tensão do próprio dosímetro. Uma partícula penetrada transfere apenas um elétron (carga de energia, que se transforma em corrente, registrada pelo medidor). Entre os eletrodos introduziu uma mistura de gases composta por gases nobres: argônio, néon. Ele é projetado para extinguir descargas de alta voltagem. Se tal descarga ocorrer, será um falso positivo para o contador. Um circuito de medição subseqüente ignora esses valores extremos. Além disso, a fonte de alimentação de alta tensão também deve ser protegida contra eles.
O circuito de energia no contador Geiger fornece a corrente de saída em vários microamperes a uma tensão de saída de 400 volts. O valor exato da tensão de alimentação é definido para cada marca do medidor de acordo com sua especificação técnica.
Capacidades dos contadores Geiger, sensibilidade, emissões registradas
Com a ajuda de um contador Geiger, a radiação gama e beta pode ser registrada e medida com precisão. Infelizmente, você não pode reconhecer o tipo de radiação diretamente. Isso é feito indiretamente pela instalação de barreiras entre o sensor e o objeto ou terreno que está sendo examinado. Os raios gama têm alta permeabilidade e seu fundo não muda. Se o dosímetro detectasse radiação beta, a instalação de uma barreira de separação, mesmo a partir de uma fina camada de metal, bloquearia quase completamente o fluxo de partículas beta.
Os conjuntos comuns de dosímetros individuais DP-22 e DP-24 não utilizaram contadores Geiger. Em vez disso, um sensor de câmara de ionização foi usado lá, então a sensibilidade era muito baixa. Os modernos instrumentos dosimétricos nos contadores Geiger são milhares de vezes mais sensíveis. Com eles, você pode registrar mudanças naturais na radiação de fundo solar.
Uma característica notável do contador Geiger é sua sensibilidade, que é dezenas ou centenas de vezes maior do que o nível requerido. Se o medidor estiver ligado em uma câmara de chumbo completamente protegida, ele mostrará um enorme fundo de radiação natural. Essas leituras não são um defeito no projeto do próprio medidor, o que foi verificado por vários testes de laboratório. Tais dados são uma conseqüência do fundo cósmico da radiação natural. O experimento mostra apenas o quão sensível é o contador Geiger.
Especificamente para medir este parâmetro, as características técnicas indicam o valor da sensibilidade do contador de impulsos (pulsos por microssegundo). Quanto mais desses pulsos, maior a sensibilidade.
Medição de radiação por contador Geiger, circuito dosímetro
O circuito dosímetro pode ser dividido em dois módulos funcionais: uma fonte de alimentação de alta tensão e um circuito de medição. Fonte de alimentação de alta tensão - analógica. O módulo de medição em dosímetros digitais é sempre digital. Este é um contador de pulsos, que exibe o valor correspondente na forma de números na escala do instrumento. Para medir a dose de radiação, é necessário contar os pulsos por minuto, 10, 15 segundos ou outros valores. O microcontrolador recalcula o número de pulsos para um valor específico na escala do dosímetro em unidades de radiação padrão. Aqui estão os mais comuns:
- Raio-X (geralmente usado raios-x);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Rem;
- Cinza, contente
- densidade de fluxo em microwatts / m2.
Sievert é a unidade de medição de radiação mais popular. Todas as normas estão correlacionadas, não são necessários recálculos adicionais. Rem - uma unidade para determinar o efeito da radiação em objetos biológicos.
Comparação do contador Geiger de descarga de gás com um sensor de radiação semicondutor
O contador Geiger é um dispositivo de descarga de gás, e a tendência atual da microeletrônica é o descarte universal deles. Dezenas de variantes de sensores de radiação semicondutores foram desenvolvidas. O nível de radiação de fundo registrado por eles é muito maior do que para os contadores Geiger. A sensibilidade do sensor semicondutor é pior, mas tem outra vantagem - custo-benefício. Semicondutores não requerem alta voltagem. Para dosímetros portáteis alimentados por bateria, eles são adequados. Outra vantagem é o registro de partículas alfa. O volume de gás do medidor é substancialmente maior que o sensor semicondutor, mas suas dimensões ainda são aceitáveis mesmo para a tecnologia portátil.
Medição de radiação alfa, beta e gama
A radiação gama é a mais fácil de medir. Isso é radiação eletromagnética, que é um fluxo de fótons (a luz também é um fluxo de fótons). Ao contrário da luz, tem uma frequência muito maior e um comprimento de onda muito curto. Isso permite que ele penetre átomos. Na defesa civil, a radiação gama está penetrando na radiação. Penetra através das paredes de casas, carros, várias estruturas e é retido apenas por uma camada de terra ou concreto de vários metros. O registro de gama-quanta é realizado com a graduação dos dosímetros de acordo com a radiação gama natural do sol. Nenhuma fonte de radiação é necessária. É completamente outra coisa com radiação beta e alfa.
Se a radiação α (radiação alfa) estiver ionizando, ela vem de objetos externos, então é quase segura e é uma corrente de átomos de hélio. O alcance e a permeabilidade dessas partículas são pequenos - alguns micrômetros (milímetros máximos) - dependendo da permeabilidade do meio. Devido a esse recurso, ele quase não se registra em um contador Geiger. Ao mesmo tempo, o registro da radiação alfa é importante, pois essas partículas são extremamente perigosas quando penetram dentro do corpo com ar, comida e água. Para o seu decreto, os contadores Geiger são usados limitados. Sensores semicondutores especiais são mais comuns.
A radiação beta é perfeitamente registrada por um contador Geiger, porque a partícula beta é um elétron. Pode voar centenas de metros na atmosfera, mas é bem absorvido por superfícies metálicas. A este respeito, o contador Geiger deve ter uma janela de mica. A câmara de metal é feita com uma pequena espessura de parede. A composição do gás interno é selecionada de forma a garantir uma pequena queda de pressão. Um detector de radiação beta é colocado em uma sonda remota. Na vida cotidiana, esses dosímetros não são difundidos. Estes são principalmente produtos militares.
Dosímetro individual com contador Geiger
Esta classe de dispositivos é altamente sensível, ao contrário dos modelos mais antigos com câmaras de ionização. Modelos confiáveis são oferecidos por muitos fabricantes nacionais: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Estes são todos os dispositivos independentes com saída de dados para a tela em unidades padrão. Existe um modo de indicação da dose acumulada de radiação, bem como o nível de fundo instantâneo.
Uma direção promissora é um prefixo dosímetro doméstico para um smartphone. Tais dispositivos são produzidos por fabricantes estrangeiros. Eles têm capacidades técnicas ricas, há uma função de armazenar indicações, cálculo de custos, recálculo e soma de radiação por dias, semanas, meses. Até agora, devido aos baixos volumes de produção, o custo desses dispositivos é bastante alto.
Dosímetros caseiros, por que eles são necessários?
O contador Geiger é um elemento específico do dosímetro, completamente inacessível para produção independente. Além disso, é encontrado apenas em dosímetros ou vendido separadamente em lojas de rádio. Se este sensor estiver disponível, todos os outros componentes do dosímetro podem ser montados independentemente de partes de vários produtos eletrônicos de consumo: televisores, placas-mãe, etc. Cerca de uma dúzia de designs agora são oferecidos em sites e fóruns de rádio amadores. Vale a pena colecioná-los, pois são as opções mais maduras, com tutoriais detalhados para configuração e ajuste.
O circuito para ligar um contador Geiger sempre implica uma fonte de alta voltagem. A tensão típica de operação do medidor é de 400 volts. É obtido de acordo com o circuito gerador de bloqueio e este é o elemento mais complexo do circuito dosímetro. A saída do contador pode ser conectada a um amplificador de baixa freqüência e contar os cliques no alto-falante. Tal dosímetro é montado em caso de emergência, quando praticamente não há tempo para produção. Teoricamente, a saída de um contador Geiger pode ser conectada à entrada de áudio do equipamento doméstico, como um computador.
Dosímetros feitos por eles próprios, adequados para medições precisas, são todos montados em microcontroladores. Habilidades de programação não são necessárias aqui, pois o programa é gravado pronto a partir do acesso livre. As dificuldades aqui são típicas para a produção eletrônica doméstica: obter uma placa de circuito impresso, soldar componentes de rádio e fazer a caixa. Tudo isso é resolvido em uma pequena oficina. Os dosímetros feitos pelos contadores Geiger são feitos nos casos em que:
- Não há possibilidade de comprar um dosímetro pronto;
- precisa de um dispositivo com características especiais;
- é necessário estudar o processo de construção e ajuste do dosímetro.
O dosímetro caseiro é calibrado contra um fundo natural com a ajuda de outro dosímetro. É aí que o processo de construção termina.
