Если вы поклонник винтажной научной фантастики и фильмов ужасов, таких как фильм 1984 года «ЧУД», вы привыкли, что у вас мурашки по спине, когда персонажи направляют квадратный гаджет в темноту и предупреждают о присутствии некоторых из них. еще невидимое радиоактивное чудовище из-за зловещего щелчка .
Счетчики Гейгера настолько привычны в старых фильмах, что можно простить предположение, что они либо изобретение, которое существует только в умах сценаристов, либо устаревшая технология, которая вышла из употребления. моды, когда люди перестали строить бомбоубежища у себя на заднем дворе.
Однако на самом деле счетчик Гейгера, который в научном и инженерном мире известен как счетчик Гейгера-Мюллера, представляет собой реальное устройство, которое до сих пор часто используется для обнаружения излучения в различных условиях. Комиссия по ядерному регулированию заявляет, что это наиболее часто используемый портативный радиационный прибор.
Истоки технологии восходят к началу 1900-х годов, когда немецкий физик Ганс Гейгер работал ассистентом Эрнеста Резерфорда , лауреата Нобелевской премии по химии 1908 года. Резерфорд разработал концепцию, согласно которой атом содержит ядро, состоящее из еще более мелких частиц, и что ядро может распадаться и выделять эти частицы. Гейгер работал с Резерфордом над разработкой устройства для измерения радиации - счетчика для обнаружения альфа-частицы , комбинации двух протонов и двух нейтронов, испускаемых атомом во время радиоактивного распада.
Карьера Гейгера была прервана Первой мировой войной, в которой он служил артиллерийским офицером в немецкой армии, но после этого он вернулся к преподаванию и исследованиям. В конце концов он объединился с Вальтером Мюллером, одним из своих аспирантов в Кильском университете, чтобы улучшить свой счетчик, чтобы он мог обнаруживать другие типы радиоактивных частиц, а также альфа-частицы. Созданное ими устройство - это практически та же технология, которая используется сегодня.
Как работает счетчик Гейгера?
Счетчик Гейгера является относительно простой и недорогой прибор, состоящий из газа низкого давления - обычно аргон или ксенон - в герметичной камере , содержащей два электрода. Когда излучение достигает счетчика, оно ионизирует газ, освобождая отрицательно заряженные электроны из атомов и создавая положительные ионы из оставшейся части атома. На электроды подается высоковольтный электрический заряд, который заставляет свободные электроны перемещаться к положительному электроду, который называется анодом.
Из-за высокого напряжения, приложенного к электродам, рядом с анодом есть область, где возникающее электрическое поле настолько велико , что создает «лавины» вторичных электронов, когда первичные электроны приближаются к аноду, объясняет Марек Фласка , доцент кафедры ядерной физики. инженерии в Пенсильванском государственном университете, по электронной почте.
«Это« газовое усиление »приводит к образованию очень большого количества зарядов, независимо от того, сколько первичного заряда создается излучением», - пишет Фласка. «Там, где этот заряд собирается на электродах, детектор создает большой электрический импульс. Эти импульсы большие - несколько вольт, поэтому дополнительный усилитель сигнала не требуется».
Почему щелкает счетчик Гейгера?
Эти импульсы создают щелчки, которые вы слышите, когда радиоактивные частицы попадают в устройство, и заставляют ионы и электроны разделяться. Количество щелчков, которые вы слышите, указывает, сколько раз это происходит в минуту. Кроме того, обычно есть дисплей , показывающий количество.
Уровень радиации, рассчитываемый счетчиком Гейгера, выражается в микрозивертах за час воздействия. ( Один зиверт равен 1000 милливертов и 1 миллион микрозивертов.) Таким образом, если счетчик Гейгера показывает 0,25 микрозиверта в час, это означает, что он обнаружил 0,25 микрозиверта излучения за час. Некоторые основные цифры, которые можно использовать в качестве ориентира: компьютерная томография одного органа дает дозу облучения около 6900 микрозивертов , согласно Reuters, в то время как воздействие 2000000 микрозивертов указывает на серьезное радиационное отравление, ведущее к возможной смерти, согласно Pure Earth.
По данным NRC, когда вы включаете счетчик Гейгера, вы обычно сразу слышите щелчки, где бы вы ни находились. Это из-за естественной фоновой радиоактивности , исходящей от солнца, природного урана в почве, определенных типов горных пород и радона , природного радиоактивного газа, среди других источников.
Хотя существует ряд других доступных технологий обнаружения радиации , счетчик Гейгера - довольно простая технология, которая существует уже некоторое время, и сегодня они довольно недорогие, с некоторыми недорогими потребительскими версиями на рынке, которые стоят менее 100 долларов. по данным Google Покупок .
«GM [счетчики Гейгера-Мюллера] используются повсеместно, особенно когда требуется дешевое решение, которое не требует различения типа излучения или энергии», - поясняет Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) в электронном письме.
Многие отрасли промышленности до сих пор используют счетчики Гейгера для таких целей, как мониторинг радиоактивного загрязнения в лабораториях . По данным Министерства внутренней безопасности, сотрудники правоохранительных органов могут использовать сложные версии устройств для обнаружения транспортировки незаконных радиоактивных материалов , и многие службы экстренной помощи также имеют их при себе. В Японии личные счетчики Гейгера стали горячими продавцами после аварии на АЭС Фукусима-дайити в 2011 году. Они также используются старателями для поиска урана и других полезных ископаемых.
Но у счетчиков Гейгера тоже есть ограничения. «Счетчик GM по своей природе неспособен различить, какой тип частицы вызвал импульс или даже энергию частицы», - пишет LANL. «Потому что каждое взаимодействие производит одинаковую силу импульса - представьте себе установленную мышеловку; когда она приводится в действие, она дает одинаковый ответ, независимо от того, виновата ли человеческая нога или мышь, хотя последствия могут быть очень разными».
может заработать небольшую комиссию с партнерских ссылок в этой статье.
Вот это интересно
Как следует из книги Джереми Бернстайна « Урановый клуб Гитлера: секретные записи в Фарм-холле », на короткое время Гейгер был членом «уранового клуба» - безуспешной попытки Германии разработать атомную бомбу во время Второй мировой войны .
