Geiger柜台如何工作?

经过:帕特里克·基格(Patrick J. Kiger)|

盖革计数器“width=
Geiger柜台曾经是相当大且笨重的设备,但是今天可以像这样手持式柜台,甚至可以在智能手机上作为应用程序下载。肖恩·盖洛普/盖蒂图像

如果您是古董科幻小说和恐怖电影的粉丝,例如1984年的电影“ C.H.U.D.”迄今尚未看到的放射性怪物点击声音

Geiger柜台在旧电影中是如此熟悉当人们停止在后院建造原子弹庇护所时,时尚。

但是,实际上,盖格计数器(Geiger Counter) - 在科学和工程世界中被称为Geiger-Muller柜台- 是一种实际的设备,仍然经常用于检测辐射在各种设置中。这核监管委员会说它是最常用的便携式辐射仪器。

该技术的起源可以追溯到1900年代初,当时德国物理学家汉斯·盖格(Hans Geiger)担任助手欧内斯特·卢瑟福,1908年诺贝尔化学奖获得者。卢瑟福(Rutherford)提出了一个原子中包含一个甚至较小颗粒的核的概念,并且核可以分解并释放那些颗粒。Geiger与Rutherford合作开发了辐射测量设备 - 一种检测α粒子,在放射性衰减期间由原子散发的两个质子和两个中子的组合。

盖革计数器“width=
汉斯·威廉·盖格(Hans Wilhelm Geiger,1882- 1945年),左派和欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)(1871-1937)及其设备来计算α颗粒。他们共同研究了由Geiger发明并命名的辐射探测器。
SSPL/Getty图像

盖格的职业生涯被第一次世界大战中断了,他曾在德国军队担任炮兵官,但后来,他回到了教学和研究。最终,他与基尔大学的研究生之一沃尔瑟·穆勒(WaltherMüller)合作,以改善他的柜台,以便可以检测其他类型的放射性颗粒以及Alpha粒子。他们创建的设备几乎与当今使用的技术相同。

广告

Geiger反击如何工作?

一个盖革计数器是一种相对简单且廉价的设备,由低压气体组成 - 通常氩或氙- 在包含两个电极的密封室中。当辐射到达柜台时,它会使气体电离,释放负电荷电子来自原子并创建阳性离子从剩下的原子。将高压电荷施加到电极上,该电极导致自由电子传播到正极,称为阳极。

由于电极应用高压,因此在阳极附近有一个区域,在该区域中,当主电子接近阳极时,产生的电场非常强,以至于产生二次电子的“雪崩”,解释Marek烧瓶,宾夕法尼亚州立大学核工程助理教授,一封电子邮件。

Blaska写道:“这种'气体放大'会导致大量的电荷产生,无论辐射产生多少主要电荷。”“在电极上收集这种电荷的地方,检测器会产生一个大的电脉冲。这些脉冲很大 - 几伏 - 因此不需要其他信号放大器。”

盖革计数器“width=
在Geiger计数器的早期模型中,将低压气体固定在铜缸中,电流通过该铜气缸。进入圆柱体的放射性粒子会导致在计数器上注册的电流爆发。中子的发现者詹姆斯·查德威克(James Chadwick)使用了这一特殊的盖格计数器。
SSPL/Getty图像

广告

盖格计数器为什么点击?

这些脉冲会产生您在放射性颗粒进入设备并导致离子和电子分开时听到的点击。您听到的点击次数表明一分钟内发生了多少次。此外,通常还有显示这表明计数。

Geiger计数器计数的辐射水平以称为Microsieverts的单位表示,每小时暴露。((一个sievert因此,如果Geiger计数器每小时读取0.25个微观,这意味着它在一个小时的时间内检测到.25微射线辐射。一些要用作指南的基本数字:单器官CT扫描可提供大约的辐射剂量6,900个Microsieverts,据路透社说2,000,000个Microsieverts根据纯地球,暴露会表明严重的辐射中毒导致可能死亡。

NRC称,当您打开Geiger柜台时,无论您身在何处,通常都会立即听到一些点击。那是因为自然发生背景放射性来自太阳,土壤中的天然铀,某些类型的岩石和,一种天然存在的放射性气体,以及其他来源。

虽然有很多其他辐射检测技术Geiger Counter可用,是一项非常简单的技术,已经存在一段时间了,如今相当便宜,市场上有一些低端消费者版本的价格低于100美元。Google购物

“ GMS [Geiger-Muller计数器]在其他地方使用,尤其是当不需要区分辐射类型或能量的低成本解决方案时,”洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)在电子邮件中说明。

许多行业今天仍在使用Geiger柜台进行监视实验室的放射性污染。执法人员可以使用设备的复杂版本来检测运输非法放射性材料,还有很多紧急响应者根据国土安全部的说法,也携带它们。在日本,个人盖革柜台成为热卖家2011年发生在福岛Daiichi核电站事故发生后。他们也被探矿者使用和其他矿物质。

但是Geiger柜台也有局限性。Lanl写道:“ GM计数器本质上无法辨别出哪种类型的粒子触发了脉搏甚至粒子的能量。”“因为每种相互作用都会产生相同的脉冲强度 - 想想设定的捕鼠器;当弹跳时,无论导致后果可能大不相同,它都会产生相同的反应。”

How兴发首页xStuffWorks可能会在本文中从会员链接中获得少量佣金。

广告

特色

广告

加载...