Дозиметр для серёжи. часть ii. «столетние трубки» vs мирный атом

Немного об ионизирующих излучениях

Можно было бы сразу перейти к описанию детектора, но его работа покажется непонятной, если вы мало знаете об ионизирующих излучениях. При излучении происходит эндотермическое влияние на вещество. Этому способствует энергия. К примеру, ультрафиолет или радиоволна к таким излучениям не относятся, а вот жесткий ультрафиолетовый свет – вполне. Здесь определяется граница влияния. Вид именуется фотонным, а сами фотоны – это γ-кванты.

Эрнст Резерфорд поделил процессы испускания энергии на 3 вида, используя установку с магнитным полем:

  • γ – фотон;
  • α – ядро атома гелия;
  • β – электрон с высокой энергией.

От частиц α можно защититься бумажным полотном. β проникают глубже. Способность проникновения γ самая высокая. Нейтроны, о которых ученые узнали позже, являются опасными частицами. Они воздействуют на расстоянии нескольких десятков метров. Имея электрическую нейтральность, они не вступают в реакцию с молекулами разных веществ.

Однако нейтроны легко попадают в центр атома, провоцируют его разрушение, из-за чего образуются радиоактивные изотопы. Распадаясь, изотопы создают ионизирующие излучения. От человека, животного, растения или неорганического предмета, получившего облучение, радиация исходит несколько дней.

Закалка и мертвое время

Мертвое время и время восстановления в трубке Гейгера-Мюллера. Трубка не может производить дальнейшие импульсы в течение мертвого времени, а только генерирует импульсы меньшей высоты, пока не истечет время восстановления.

Идеальная трубка G – M должна генерировать одиночный импульс для каждого отдельного ионизирующего события, вызванного излучением. Он не должен давать паразитные импульсы и должен быстро вернуться в пассивное состояние, готовый к следующему событию излучения. Однако, когда положительные ионы аргона достигают катода и становятся нейтральными атомами, приобретая электроны, атомы могут быть подняты до повышенных уровней энергии. Затем эти атомы возвращаются в свое основное состояние, испуская фотоны, которые, в свою очередь, вызывают дополнительную ионизацию и тем самым ложные вторичные разряды. Если бы ничего не было сделано, чтобы противодействовать этому, ионизация продлилась бы и даже могла бы усилиться. Продолжительная лавина увеличит «мертвое время», когда новые события не могут быть обнаружены, и может стать непрерывной и повредить трубку. Поэтому для уменьшения мертвого времени и защиты трубки важна некоторая форма гашения ионизации, и используется ряд методов гашения.

Закалка газом

Трубки с самозатуханием или внутренним гашением останавливают разряд без внешней помощи, первоначально за счет добавления небольшого количества многоатомного органического пара, первоначально такого как бутан или этанол, но для современных трубок это галоген, такой как бром или хлор.

Если в трубку ввести плохой газовый гаситель, положительные ионы аргона во время своего движения к катоду будут многократно сталкиваться с молекулами гасителя газа и передавать им свой заряд и некоторую энергию. Таким образом, будут образовываться нейтральные атомы аргона, а ионы гасящего газа, в свою очередь, достигнут катода, получат от него электроны и перейдут в возбужденные состояния, которые будут распадаться за счет испускания фотонов, вызывая разряд в трубке. Однако эффективные молекулы-гасители при возбуждении теряют свою энергию не из-за испускания фотонов, а из-за диссоциации на нейтральные молекулы-гасители. Таким образом, не возникает паразитных импульсов.

Даже при химическом гашении в течение короткого времени после разрядного импульса существует период, в течение которого трубка становится нечувствительной и, таким образом, временно не может обнаружить прибытие любой новой ионизирующей частицы (так называемое мертвое время ; обычно 50–100 микросекунды). Это вызывает потерю счета при достаточно высоких скоростях счета и ограничивает эффективную (точную) скорость счета трубки G – M примерно 10 3 счета в секунду даже при внешнем гашении. В то время как трубка GM технически способна считывать более высокие скорости счета до того, как она действительно насыщается, связанный с этим уровень неопределенности и риск насыщения делают чрезвычайно опасным полагаться на более высокие показания скорости счета при попытке вычислить эквивалентную мощность дозы излучения на основе подсчета. темп. Следствием этого является то, что приборы с ионной камерой обычно предпочтительны для более высоких скоростей счета, однако современная технология внешнего гашения может значительно расширить этот верхний предел.

Внешняя закалка

Внешнее гашение, иногда называемое «активным гашением» или «электронным гашением», использует упрощенную высокоскоростную управляющую электронику для быстрого удаления и повторного приложения высокого напряжения между электродами в течение фиксированного времени после каждого пика разряда, чтобы увеличить максимальную скорость счета. и срок службы трубки. Хотя его можно использовать вместо охлаждающего газа, его гораздо чаще используют вместе с охлаждающим газом.

«Метод времени до первого счета» — это сложная современная реализация внешнего гашения, которая позволяет резко увеличить максимальную скорость счета за счет использования методов статистической обработки сигналов и гораздо более сложной управляющей электроники. Из-за неопределенности в скорости счета, вызванной упрощенной реализацией внешнего гашения, скорость счета трубки Гейгера становится крайне ненадежной, превышая приблизительно 10 3 импульсов в секунду. С помощью метода «время до первого счета» достижима эффективная скорость счета 10 5 отсчетов в секунду, что на два порядка больше, чем нормальный эффективный предел. Метод подсчета времени до первого значительно сложнее в реализации, чем традиционные методы внешнего гашения, и в результате этого он не получил широкого распространения.

Индивидуальные доказательства

  1. Вилли Нольте (Ред.): Burschenschafter Stammrolle. Список членов немецкого Burschenschaft по статусу летнего семестра 1934 г. Берлин 1934 г. С. 139.
  2. Арне Ширмахер: Физика в Великой войне , Physik Journal 13 (2014) № 7, стр. 43–48.
  3. Карлш: бомба Гитлера. DVA, 2005, стр. 34.
  4. Карлш: бомба Гитлера. DVA, 2005, с. 84.
  5. Хольгер Кранке: Члены Академии наук в Геттингене 1751-2001 (= Трактаты Академии наук в Геттингене, филолого-исторический класс. Том 3, том 246 = Трактаты Академии наук в Геттингене, математико-физический класс. Эпизод 3, т. 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1 , стр. 90.
  6. Алан Д. Бейерхен : Наука при Гитлере. Кипенхойер и Витч, 1977, с. 141.
  7. ^ Стефан Л. Вольф: Изгнание и эмиграция в физике. В кн . : Физика в наше время.
  8. Лизелотт Херфорт: Воспоминания о моем «аспирантском отце» — 30 сентября Гансу Гейгеру исполнилось бы 100 лет. В: Спектр. 13, выпуск 11, 1982 г., стр.29.
  9. Эрнст Штулингер: Ганс Гейгер памяти 1882–1982 гг. В: Строительные блоки для истории Тюбингенского университета , Том 2, Тюбинген 1984, стр. 167.
  10. Эдгар Суинн: Ганс Гейгер — Следы из жизни для физики. Вклад Берлина в историю естествознания и технологий, 2-е издание, 1991 г.
  11. Bethe to Sommerfeld от 11 апреля 1933 г., SOM, напечатано в: M. Eckert et al., Тайный советник Зоммерфельд, каталог выставки Deutsches Museum, стр. 141–144, Мюнхен 1984; Расшифровка интервью с Бете 28 октября 1966 г., стр. 92, AIP.
личные данные
ФАМИЛИЯ Гейгер, Ганс
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИМЕНА Гейгер, Иоганнес Вильгельм
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ Немецкий физик
ДАТА РОЖДЕНИЯ 30 сентября 1882 г.
МЕСТО РОЖДЕНИЯ Neustadt an der Haardt
ДАТА СМЕРТИ 24 сентября 1945 г.
Место смерти Потсдам

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

  • Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
  • Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
  • Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
  • Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
  • Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
  • Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
  • Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
  • Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
  • Собственный фон – излучение деталей устройства.
  • Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Из чего состоит дозиметр.

Часто задаваемые вопросы

Чем отличается счетчик Гейгера от дозиметра?
Счетчик Гейгера – это деталь, датчик ионизирующего излучения в дозиметрической аппаратуре. Дозиметр – прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в данной точке.

Почему счетчик Гейгера трещит?
Электрические импульсы во внешней цепи, которые возникают при вспышке разряда, усиливаются. Именно их и регистрирует магнитный счетчик. Число таких импульсов зависит от уровня радиации и, соответственно, напряжения на его электродах. Чем выше радиация, тем сильнее треск.

Какие частицы регистрирует счетчик Гейгера?
Счетчик Гейгера способен регистрировать гамма-частицы и бетта-частицы так как остальные не могут проникнуть в счетчик и вызвать ионизации аргона. внутри счетчика.

Пошаговая инструкция изготовления счетчика Гейгера на Arduino Nano своими руками

Первое, что нужно сделать, это установить с помощью этого потенциометра напряжение на высоковольтном DC-DC, для STS-5 это примерно 410 V. Затем просто соединяют все модули по этой схеме.

Поскольку Arduino Nano нельзя подключать к 400 В, выполняют простую транзисторную схему: двухточечная проводка помещается в термоусадочную трубку и прямо в разъем вставляется резистор 10 МОм от + 400 В.

Дальше подключают дисплей к подсоединяемому кабелю, тщательно изолируют, поскольку он очень близко расположен к высоковольтному модулю.

После того как сборка сделана, устройство размещают в футляр, и проверяют работоспособность. Скорее всего, он покажет допустимый уровень радиации.

Такая схема с Arduino Nano имеет большие возможности для реконструкции, например, можно добавить большой дисплей, чтобы рисовать графику, и использовать модуль Bluetooth, чтобы передавать информацию дистанционно.

Жизнь

Счетчик Гейгера, 1932 год. Музей науки в Лондоне .

С 1902 года Ганс Гейгер изучал физику и математику в Эрлангене , где он был членом братства Бубенройта и в первые два семестра прошел годичную военную службу на стороне. В 1904 году он также провел семестр в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене . В 1906 году он сдал второй государственный экзамен и получил докторскую степень в Эрлангене под руководством Эйльхарда Видемана за работу по измерениям излучения, температуры и потенциала в разрядных трубках с сильными токами . После окончания университета он стал ассистентом Артура Шустера из Манчестера и оставался им с 1907 года при его преемнике Эрнесте Резерфорде , чья атомная модель , расположенная в 1911 году, была частично основана на открытиях Гейгера (см. Рассеяние Резерфорда ). Помимо Резерфорда, он также работал с Эрнестом Марсденом . По окончании своего пребывания в Манчестере в 1912 году Гейгер считался международным авторитетом в области измерения радиоактивности, что также нашло отражение в книге с Вильгельмом Маковером.

В 1912 Гейгер вернулся в Германию в Physikalisch-Technische Reichsanstalt в Берлине -Charlottenburg, где он создал лабораторию по радиоактивности и работал с Джеймсом Чедвик , который последовал за ним из Манчестера и кого он также поддерживает во время своего интернирования во время Первой мировой войны , а также с Вальтером Боте . Во время Первой мировой войны он служил офицером артиллерии и работал в газовых войсках Фрица Габера ( 35-й пионерский полк ) на газовой войне. После завершения своей абилитации в Берлине в 1924 году Гейгер перешел в Университет Христиана Альбрехта в Киле в 1925 году в качестве профессора . С 1924 по 1925 год он и Боте ввели метод измерения совпадений , который они использовали для изучения эффекта Комптона . За этот эксперимент Боте позже получил Нобелевскую премию — после смерти Гейгера. Среди прочего, своим экспериментом они также продемонстрировали справедливость законов сохранения энергии и импульса на атомном уровне, что временами подвергалось сомнению (среди прочего, Нильсом Бором ). Вместе со своим докторантом Вальтером Мюллером в 1928 году он разработал в Киле счетную трубку Гейгера-Мюллера (широко известную как «счетчик Гейгера»), которая была представлена ​​публике в 1929 году.

В 1929 году Гейгер перешел в Университет Эберхарда Карлса в Тюбингене и, наконец, стал директором Физического института Берлинского технического университета в 1936 году как преемник Густава Герца, которого национал-социалисты вынудили уйти с должности . Там он, в частности, занимался космическими лучами .

Карл Шил и Ганс Гейгер (1928)

Geiger был основателем и главным редактором Zeitschrift für Physik с Карлом Шеель в 1920 году и был одним из редакторов до 1945. После смерти Шееля он был главным редактором с 1936 года. В 1926 году он был редактором справочника по физике в Springer Verlag.

В 1939 году он принимал участие в учредительных собраниях Урановой ассоциации, и его совет об активизации исследований в области ядерной энергии имел решающее значение на их встрече в сентябре. На заседании Исследовательского совета Рейха в 1942 г., посвященном дальнейшей поддержке исследований в области ядерной энергии, он высказался против дальнейшего продолжения работы.

Ханс Гейгер скончался 24 сентября 1945 года, вскоре после того, как его дом в Потсдаме был освобожден (он находился в закрытой зоне конференции союзных держав-победителей в Потсдаме) в больнице. Он уже ушел со своих научных постов в 1942 году из-за серьезного ревматического заболевания.

Ханса Гейгера похоронили на Новом кладбище в Потсдаме . Его могила сохранилась. Семья, переехавшая в Западный Берлин, установила второе надгробие на кладбище Грюневальд , которое также сохранилось.

В 1929 году он получил медаль Хьюза Королевского общества , в 1937 году медаль Дадделла Лондонского физического общества и в 1934 году премию Аррениуса Академической издательской ассоциации Лейпцига. С 1932 г. он был членом-корреспондентом Саксонской академии наук, а с 1936 г. — членом Прусской академии наук . С 1936 г. он был членом правления Немецкого физического общества . В 1935 году он был избран членом Леопольдина, а в 1937 году членом-корреспондентом Геттингенской академии наук .

Одним из его докторантов является Отто Хаксель , который также был его ассистентом в TH Berlin.

В 1970 году его именем был назван кратер на Луне, а в 2000 году — астероид (14413) Гейгера . Гимназия Ганса-Гейгера в Киль-Эллербеке и лекционный зал физического центра Университета Христиана Альбрехта в Киле также названы его именем, а также начальная школа и улица в его родном городе Нойштадт; в других городах его именем названы новые дороги.

Компенсация энергии фотона

Сравнительные кривые отклика для ламп GM с компенсацией гамма-энергии и без нее

Тонкостенная стеклянная трубка G – M с катодом из спиральной проволоки. Ленточные ленты предназначены для крепления компенсирующих колец.

Тонкостенная стеклянная трубка G – M с энергокомпенсирующими кольцами. Вся сборка помещается в алюминиевый корпус.

Если трубка G – M будет использоваться для дозиметрических измерений гамма- или рентгеновского излучения, необходимо учитывать энергию падающего излучения, которая влияет на ионизирующий эффект. Однако импульсы от трубки G – M не несут никакой информации об энергии и приписывают равную дозу каждому событию счета. Следовательно, реакция скорости счета «голой» трубки G – M на фотоны на разных уровнях энергии нелинейна с эффектом завышения показаний при низких энергиях. Отклонение от дозы может составлять от 5 до 15 раз в зависимости от конструкции отдельной трубки; очень маленькие трубки, имеющие самые высокие значения.

Чтобы исправить это, применяется метод, известный как «компенсация энергии», который заключается в добавлении экрана из поглощающего материала вокруг трубки. Этот фильтр преимущественно поглощает фотоны с низкой энергией, и дозовая характеристика «сглаживается». Цель состоит в том, чтобы характеристика чувствительности / энергии трубки соответствовала характеристике поглощения / энергии фильтра. Это не может быть достигнуто точно, но результатом является более однородный отклик в указанном диапазоне энергий обнаружения для трубки.

Свинец и олово являются обычно используемыми материалами, и простой фильтр с эффективностью выше 150 кэВ может быть изготовлен с использованием непрерывной манжеты по длине трубки. Однако при более низких уровнях энергии это затухание может стать слишком большим, поэтому в воротнике остаются воздушные зазоры, позволяющие излучению с низкой энергией иметь больший эффект. На практике конструкция компенсационного фильтра представляет собой эмпирический компромисс для получения приемлемо однородного отклика, и для получения требуемой коррекции используется ряд различных материалов и геометрических форм.

Возможности счетчиков Гейгера, чувствительность, регистрируемые излучения

С помощью счетчика Гейгера можно зарегистрировать и с высокой точностью измерить гамма- и бета-излучение. К сожалению, нельзя распознать вид излучения напрямую. Это делается косвенным методом с помощью установки преград между сенсором и обследуемым объектом или местностью. Гамма-лучи обладают высокой проницаемостью, и их фон не меняется. Если дозиметр засек бета-излучение, то установка разделительной преграды даже из тонкого листа металла почти полностью перекроет поток бета-частиц.

Примечательная особенность счетчика Гейгера — чувствительность, в десятки и сотни раз превышающая необходимый уровень. Если в совершенно защищенной свинцовой камере включить счетчик, то он покажет огромный естественный радиационный фон. Эти показания не являются дефектом конструкции самого счетчика, что было проверено многочисленными лабораторными исследованиями. Такие данные — следствие естественного радиационного космического фона. Эксперимент только показывает, насколько чувствительным является счетчик Гейгера.

Специально для измерения этого параметра в технических характеристиках указывается значение «чувствительность счетчика имп мкр» (импульсов в микросекунду). Чем больше этих импульсов — тем больше чувствительность.

Измерение радиации счетчиком Гейгера, схема дозиметра

Схему дозиметра можно разделить на два функциональных модуля: высоковольтный блок питания и измерительная схема. Высоковольтный блок питания — аналоговая схема. Измерительный модуль на цифровых дозиметрах всегда цифровой. Это счетчик импульсов, который выводит соответствующее значение в виде цифр на шкалу прибора. Для измерения дозы радиации необходимо подсчитать импульсы за минуту, 10, 15 секунд или другие значения. Микроконтроллер пересчитывает число импульсов в конкретное значение на шкале дозиметра в стандартных единицах измерения радиации. Вот самые распространенные из них:

  • рентген (обычно используется микрорентген);
  • Зиверт (микрозиверт — мЗв);
  • Бэр;
  • Грей, рад,
  • плотность потока в микроваттах/м2.

Сравнение газоразрядного счетчика Гейгера с полупроводниковым датчиком радиации

Счетчик Гейгера является газоразрядным прибором, а современная тенденция микроэлектроники — повсеместное от них избавление. Были разработаны десятки вариантов полупроводниковых сенсоров радиации. Регистрируемый ими уровень радиационного фона значительно выше, чем для счетчиков Гейгера. Чувствительность полупроводникового сенсора хуже, но у него другое преимущество — экономичность. Полупроводникам не требуется высоковольтного питания. Для портативных дозиметров с батарейным питанием они хорошо подходят. Еще одно их преимущество — регистрация альфа-частиц. Газовый объем счетчика существенно больше полупроводникового сенсора, но все равно его габариты приемлемы даже для портативной техники.

Типы трубки

В целом, существует два основных типа конструкции трубки Гейгера.

Тип конечного окна

Схема счетчика Гейгера с трубкой с «торцевым окном» для излучения с низкой проницаемостью. Громкоговоритель также используется для индикации

Для альфа-частиц, бета-частиц с низкой энергией и рентгеновских лучей с низкой энергией обычная форма представляет собой цилиндрическую трубку с торцевым окном . Этот тип имеет окно на одном конце, покрытое тонким материалом, через которое может легко проходить слабопроникающее излучение. Слюда является широко используемым материалом из-за ее малой массы на единицу площади. На другом конце находится электрическое соединение с анодом.

Блинная трубка

Блинная трубка G – M, хорошо виден круговой концентрический анод.

Блин трубка представляет собой вариант конечного окна трубы, но который предназначен для использования для мониторинга загрязнения бета- и гамма. Он имеет примерно такую ​​же чувствительность к частицам, как и тип оконного окна, но имеет плоскую кольцевую форму, поэтому можно использовать самую большую площадь окна с минимальным газовым пространством. Подобно цилиндрической оконной трубке, слюда является широко используемым оконным материалом из-за ее малой массы на единицу площади. Анод обычно состоит из нескольких проводов в виде концентрических окружностей, поэтому он полностью проходит через газовое пространство.

Безоконный тип

Этот общий тип отличается от типа специального оконечного окна, но имеет два основных подтипа, которые используют различные механизмы взаимодействия излучения для получения подсчета.

С толстыми стенками

Набор толстостенных трубок G – M из нержавеющей стали для гамма-обнаружения. Самый большой имеет кольцо компенсации энергии; другие не компенсируются по энергии

Используемый для обнаружения гамма-излучения с энергиями выше примерно 25 кэВ, этот тип обычно имеет общую толщину стенок из хромистой стали примерно 1-2 мм . Поскольку большинство гамма-фотонов с высокой энергией будут проходить через заполняющий газ с низкой плотностью без взаимодействия, трубка использует взаимодействие фотонов с молекулами материала стенки для образования вторичных электронов высокой энергии внутри стенки. Некоторые из этих электронов образуются достаточно близко к внутренней стенке трубки, чтобы уйти в заполняющий газ. Как только это происходит, электрон дрейфует к аноду, и возникает электронная лавина, как если бы свободный электрон был создан внутри газа. Лавина — это вторичный эффект процесса, который начинается внутри стенки трубки с образованием электронов, которые мигрируют на внутреннюю поверхность стенки трубки, а затем попадают в заполняющий газ. Этот эффект значительно ослабевает при низких энергиях ниже 20 кэВ.

Тонкостенный

Тонкостенные трубы используются для:

  • Обнаружение бета-излучения с высокой энергией, когда бета-излучение проникает через боковую часть трубки и напрямую взаимодействует с газом, но излучение должно быть достаточно энергичным, чтобы проникнуть через стенку трубки. Низкоэнергетический бета-сигнал, который может проникнуть через торцевое окно, будет остановлен стенкой трубы.
  • Обнаружение низкоэнергетического гамма- и рентгеновского излучения. Фотоны с меньшей энергией лучше взаимодействуют с наполняющим газом, поэтому эта конструкция сконцентрирована на увеличении объема наполняющего газа за счет использования длинной тонкостенной трубки и не использует взаимодействие фотонов в стенке трубки. Переход от тонкостенной конструкции к толстостенной происходит на уровнях энергии 300–400 кэВ. Выше этих уровней используются толстостенные конструкции, а ниже этих уровней преобладает эффект прямой ионизации газа.

Трубки G – M не обнаруживают нейтронов, поскольку они не ионизируют газ. Однако могут быть изготовлены нейтронно-чувствительные трубки, у которых либо внутренняя часть трубки покрыта бором , либо трубка содержит трифторид бора или гелий-3 в качестве заполняющего газа. Нейтроны взаимодействуют с ядрами бора, производя альфа-частицы, или непосредственно с ядрами гелия-3, производя ионы и электроны водорода и трития . Эти заряженные частицы затем запускают обычный лавинообразный процесс.

Устройство и принцип работы счетчика Гейгера

Прибор состоит из металлической или стеклянной трубки, в которую закачан благородный газ (аргоново-неоновая смесь либо вещества в чистом виде). Воздуха в трубке нет. Газ добавляется под давлением и имеет примесь спирта и галогена. По всей трубке протянута проволока. Параллельно ей располагается железный цилиндр.

Проволока называется анодом, а трубка – катодом. Вместе они – электроды. К электродам подводится высокое напряжение, которое само по себе не вызывает разрядных явлений. В таком состоянии индикатор будет пребывать, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации. От источника питания к трубке подключается минус, а к проволоке – плюс, направленный через высокоуровневое сопротивление. Речь идет о постоянном питании в десятки сотен вольт.

Когда в трубку попадает частица, с ней сталкиваются атомы благородного газа. При соприкосновении выделяется энергия, отрывающая электроны от атомов газа. Затем образуются вторичные электроны, которые тоже сталкиваются, порождая массу новых ионов и электронов. На скорость электронов по направлению к аноду влияет электрическое поле. По ходу этого процесса образуется электрический ток.

При столкновении энергия частиц теряется, запас ионизированных атомов газа подходит к концу. Когда заряженные частицы попадают в газоразрядный счетчик Гейгера, сопротивление трубки падает, что немедленно снижает напряжение средней точки деления. Затем сопротивление вновь растет — это влечет за собой восстановление напряжения. Импульс становится отрицательным. Прибор показывает импульсы, а мы можем их сосчитать, заодно оценив количество частиц.

Подключить дозиметр к источнику питания (9в).

2. На тыльной
стороне дозиметра закрыть задвижкой
(экраном) окно детектора.

3. Установить
переключатель
MODE

(режим) в положение γ («Р»).

4. Установить
переключатель
RANGE

(диапазон) в положение
x
1

н
=0,1-50 мкЗв/час).

5. Установить
переключатель питания дозиметра в
положение
ON
(Вкл.).

6. Если в положении
х1 раздастся звуковой сигнал и числовые
ряды дисплея полностью заполнятся, то
необходимо перейти на диапазон х10 (Р
н
=50-500 мкЗв/час).

7. После завершения
суммирования импульсов на дисплее
дозиметра высветится доза, эквивалентная
мощности
P


мкЗв/час; через 4-5 сек. произойдет сброс
показаний.

8. Дозиметр вновь
готов к замерам радиации. Автоматически
начинается новый цикл замеров.

Таблица 1.

Результирующее
значение
в рабочем пространстве (АВ) определяется
формулой

=,
мкЗв/час (6)

— показания
дозиметра дают значения радиационного
фона в точке;

Величина радиации
в каждой точке замера подчиняется
законам флуктуации. Поэтому, чтобы
получить наиболее вероятное значение
измеряемой величины, необходимо
производить серию замеров;

— при дозиметрии
β – излучений замеры необходимо проводить
вблизи поверхности исследуемых тел.

КОД

Напишем код для определения количества радиации.

Arduino

#include <SPI.h>

#define LOG_PERIOD 15000 //Период регистрации в миллисекундах, рекомендуемое значение 15000-60000.
#define MAX_PERIOD 60000 //Максимальный период регистрации.

unsigned long counts; //
unsigned long cpm; //
unsigned int multiplier; //
unsigned long previousMillis; //
float uSv; // Переменная для перевода в микроЗиверты
float ratio = 151.0; // Коофициент для перевода импульсов в микроЗиверты
float uP = 0;
const byte interruptPin = D2; // Порт ESP к которому подключен счетчик

void tube_impulse(){ //Функция подсчета имульсов
counts++;
}

void setup(){ //
counts = 0;
cpm = 0;
multiplier = MAX_PERIOD / LOG_PERIOD;
Serial.begin(9600);
interrupts();
pinMode(interruptPin, INPUT);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), tube_impulse, FALLING); //Определяем количество импульсов через внешнее прерывание на порту

}

void loop(){ //Основной цикл
unsigned long currentMillis = millis();
if(currentMillis — previousMillis > LOG_PERIOD){
previousMillis = currentMillis;
cpm = counts * multiplier;
Serial.println(cpm);
uSv = cpm / ratio ;
Serial.println(uSv);
uP = uSv * 100 ;
Serial.println(uP);
counts = 0;

}

}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

#include <SPI.h>
 
#define LOG_PERIOD 15000  //Период регистрации в миллисекундах, рекомендуемое значение 15000-60000.
#define MAX_PERIOD 60000  //Максимальный период регистрации.
 

unsignedlongcounts;//

unsignedlongcpm;//

unsignedintmultiplier;//

unsignedlongpreviousMillis;//

floatuSv;// Переменная для перевода в микроЗиверты

floatratio=151.0;// Коофициент для перевода импульсов в микроЗиверты

floatuP=;

constbyteinterruptPin=D2;// Порт ESP к которому подключен счетчик

voidtube_impulse(){//Функция подсчета имульсов

counts++;

}
 

voidsetup(){//

counts=;

cpm=;

multiplier=MAX_PERIOD/LOG_PERIOD;

Serial.begin(9600);

interrupts();

pinMode(interruptPin,INPUT);

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),tube_impulse,FALLING);//Определяем количество импульсов через внешнее прерывание на порту  

}
 

voidloop(){//Основной цикл

unsignedlongcurrentMillis=millis();

if(currentMillis-previousMillis>LOG_PERIOD){

previousMillis=currentMillis;

cpm=counts*multiplier;

Serial.println(cpm);

uSv=cpm/ratio;

Serial.println(uSv);

uP=uSv*100;

Serial.println(uP);

counts=;

}

}

Расписывать код не вижу смысла. Он неплохо прокомментирован. Основной принцип подсчета сводиться, к подсчету количества импульсов от трубки J350Br, используя прерывание на порту D2. После того как получили количество импульсов, переводим наши «попугаи» в микрозиверты и микрорентгены. Конечно без калибровки наши данные так и останутся «попугаями», поэтому лучше всего найти эталонный источник радиации и попробовать откалибровать наш счетчик.