Wenn Sie ein Fan von Vintage-Science-Fiction- und Horrorfilmen wie dem Film "CHUD" von 1984 sind, sind Sie es gewohnt, sich einen Schauer über den Rücken zu bekommen, wenn Charaktere ein kastenförmiges Gerät in die Dunkelheit richten und auf die Anwesenheit einiger aufmerksam gemacht werden noch nicht gesehenes radioaktives Monster durch ein bedrohliches Klickgeräusch .
Geigerzähler sind in alten Filmen eine so vertraute Requisite, dass man davon ausgehen kann, dass sie entweder eine Erfindung sind, die nur in den Köpfen von Drehbuchautoren existiert, oder dass sie eine veraltete Technologie sind, die aus dem Ruder gelaufen ist der Mode, als die Menschen aufhörten, Atombombenschutz in ihren Hinterhöfen zu bauen.
In der Realität ist der Geigerzähler, der in der wissenschaftlichen und technischen Welt als Geiger-Müller-Zähler bekannt ist, jedoch ein Gerät, das immer noch häufig zur Erfassung von Strahlung in verschiedenen Umgebungen verwendet wird. Die Nuclear Regulatory Commission sagt, dass es das am häufigsten verwendete tragbare Strahlungsinstrument ist.
Die Ursprünge der Technologie reichen bis in die frühen 1900er Jahre zurück, als der deutsche Physiker Hans Geiger als Assistent von Ernest Rutherford arbeitete , der 1908 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Rutherford entwickelte das Konzept, dass ein Atom einen Kern aus noch kleineren Teilchen enthält und dass ein Kern diese Teilchen auflösen und abgeben kann. Geiger arbeitete mit Rutherford an der Entwicklung eines Strahlungsmessgeräts - eines Zählers zum Nachweis des Alpha-Teilchens , einer Kombination aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die ein Atom beim radioaktiven Zerfall abgibt.
Geigers Karriere wurde im Ersten Weltkrieg unterbrochen, in dem er als Artillerieoffizier in der deutschen Armee diente. Danach kehrte er zu Lehre und Forschung zurück. Er arbeitete schließlich mit Walther Müller, einem seiner Doktoranden an der Universität Kiel, zusammen, um seinen Zähler so zu verbessern, dass er andere Arten radioaktiver Partikel sowie das Alpha-Partikel nachweisen konnte. Das Gerät, das sie erstellt haben, ist so ziemlich die gleiche Technologie, die heute verwendet wird.
Wie funktioniert ein Geigerzähler?
Ein Geigerzähler ist eine relativ einfache und kostengünstige Vorrichtung, die aus einem Niederdruckgas - typischerweise Argon oder Xenon - in einer abgedichteten Kammer mit zwei Elektroden besteht. Wenn Strahlung den Zähler erreicht, ionisiert sie das Gas, befreit negativ geladene Elektronen von Atomen und erzeugt positive Ionen aus dem verbleibenden Teil des Atoms. An die Elektroden wird eine elektrische Hochspannungsladung angelegt, die bewirkt, dass die freien Elektronen zur positiven Elektrode wandern, die als Anode bezeichnet wird.
Aufgrund der an die Elektroden angelegten Hochspannung gibt es einen Bereich in der Nähe der Anode, in dem das resultierende elektrische Feld so stark ist, dass es "Lawinen" von Sekundärelektronen erzeugt, wenn sich die Primärelektronen der Anode nähern, erklärt Marek Flaska , ein Assistenzprofessor für Kernkraft Ingenieurwesen an der Penn State University, in einer E-Mail.
"Diese 'Gasverstärkung' führt zu einer sehr großen Anzahl von Ladungen, die erzeugt werden, unabhängig davon, wie viel Primärladung durch Strahlung erzeugt wird", schreibt Flaska. "Wenn diese Ladung an den Elektroden gesammelt wird, erzeugt der Detektor einen großen elektrischen Impuls. Diese Impulse sind groß - mehrere Volt -, sodass kein zusätzlicher Signalverstärker benötigt wird."
Warum klickt ein Geigerzähler?
Diese Impulse erzeugen die Klicks, die Sie hören, wenn radioaktive Partikel in das Gerät gelangen, und bewirken, dass sich Ionen und Elektronen aufteilen. Die Anzahl der Klicks, die Sie hören, gibt an, wie oft dies in einer Minute geschieht. Darüber hinaus gibt es normalerweise eine Anzeige , die die Anzahl anzeigt.
Das von einem Geigerzähler gezählte Strahlungsniveau wird in einer Einheit namens microSieverts pro Belichtungsstunde ausgedrückt. ( Ein Sievert ist 1.000 Millisieverts und 1 Million MicroSieverts.) Wenn der Geigerzähler also 0,25 MicroSieverts pro Stunde anzeigt, bedeutet dies, dass in einer Stunde 0,25 MicroSieverts Strahlung erfasst wurden. Einige grundlegende Zahlen, die als Richtlinie dienen sollen: Ein Einzelorgan-CT-Scan ergibt laut Reuters eine Strahlungsdosis von etwa 6.900 Mikrosieverts , während eine Exposition von 2.000.000 Mikrosieverts laut Pure Earth auf eine schwere Strahlenvergiftung hinweisen würde, die zum Tod führen könnte.
Wenn Sie einen Geigerzähler einschalten, hören Sie laut NRC normalerweise sofort einige Klicks, egal wo Sie sich befinden. Dies liegt unter anderem an der natürlich vorkommenden Hintergrundradioaktivität , die von der Sonne, natürlichem Uran im Boden, bestimmten Gesteinsarten und Radon , einem natürlich vorkommenden radioaktiven Gas, stammt.
Obwohl es eine Reihe anderer Strahlungsdetektionstechnologien gibt, ist der Geigerzähler eine ziemlich einfache Technologie, die es schon seit einiger Zeit gibt und die heute relativ kostengünstig ist. Einige Low-End-Consumer-Versionen auf dem Markt kosten weniger als 100 US-Dollar. laut Google Shopping .
"GMs [Geiger-Müller-Zähler] werden an anderer Stelle eingesetzt, insbesondere wenn eine kostengünstige Lösung gewünscht wird, bei der weder Strahlungstyp noch Energie unterschieden werden müssen", erklärt das Los Alamos National Laboratory (LANL) in einer E-Mail.
Viele Industrien verwenden heute noch Geigerzähler, um beispielsweise die radioaktive Kontamination in Laboratorien zu überwachen . Strafverfolgungsbeamte können nach Angaben des Heimatschutzministeriums hochentwickelte Versionen der Geräte verwenden, um den Transport von illegalem radioaktivem Material zu erkennen , und viele Rettungskräfte tragen diese auch. In Japan, persönlichem Geigerzähler wurde heiß Verkäufer nach dem 2011 Unfall im Fukushima Daiichi Kernkraftwerk. Sie werden auch von Prospektoren verwendet, um Uran und andere Mineralien zu finden .
Geigerzähler haben aber auch Einschränkungen. "Ein GM-Zähler kann von Natur aus nicht erkennen, welche Art von Partikel den Puls oder sogar die Energie eines Partikels ausgelöst hat", schreibt LANL. "Weil jede Interaktion die gleiche Pulsstärke erzeugt - denken Sie an eine festgelegte Mausefalle. Wenn sie gefedert wird, erzeugt sie die gleiche Reaktion, unabhängig davon, ob eine Maus oder ein menschlicher Fuß verantwortlich ist, obwohl die Folgen sehr unterschiedlich sein können."
kann eine kleine Provision von Affiliate-Links in diesem Artikel verdienen.
Das ist interessant
Geiger war kurz Teil des "Uranclubs", Deutschlands erfolgloser Versuch, im Zweiten Weltkrieg eine Atombombe zu entwickeln, laut Jeremy Bernsteins Buch " Hitlers Uranclub: Die geheimen Aufnahmen in der Farm Hall ".
