Przegląd

Licznik Geigera, zwany też licznikiem Geigera–Müllera, to powszechny detektor promieniowania jonizującego stosowany do wykrywania i zliczania cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma. Urządzenie rejestruje zdarzenia jonizacyjne jako impulsy elektryczne, które można zliczać, przetwarzać na dźwięk lub wyświetlać jako wartości liczby zliczeń. W praktyce używa się go jako ręcznego miernika, stacjonarnego monitoringu lub elementu systemów bezpieczeństwa radiologicznego.

Zasada działania

Licznik opiera się na zjawisku jonizacji gazu wewnątrz szczelnej rurki. Gdy naładowana cząstka lub foton wejdzie do wnętrza, wywołuje jonizację cząsteczek gazu. Przy przyłożonym wysokim napięciu elektrony przyspieszają i inicjują lawinę jonów — pojedyncze zdarzenie zamienia się w impulsy elektryczne łatwe do wykrycia. Zjawisko to daje wysoki współczynnik wzmocnienia, ale powoduje też tzw. czas martwy po każdym impulsie, podczas którego detektor nie rejestruje kolejnych zdarzeń.

Budowa i cechy

  • Rurka Geigera-Müllera: metaliczny lub szklany cylinder z centralną żyłą anody i powierzchnią katody, wypełniony gazem szlachetnym z dodatkiem środka gaszącego.
  • Cienkie okienko (np. mica) umożliwiające detekcję cząstek alfa — bez niego alfa zostaje zatrzymana przed wejściem do rurki.
  • Zasilacz wysokiego napięcia i układ zliczający, często wzbogacone o sygnalizację akustyczną.
  • Cechy: wysoka czułość na zliczenia pojedynczych zdarzeń, ograniczona informacja o energii cząstek, konieczność kalibracji dla przeliczenia zliczeń na dawkę.

Historia i rozwój

Podstawowe zjawiska jonizacyjne były badane od końca XIX i początku XX wieku; Hans Geiger opracował w 1908 r. detektor do cząstek alfa, a w 1928 r. wraz z Waltherem Müllerem udoskonalił go, tworząc uniwersalną rurkę Geigera–Müllera. Dzięki prostocie i względnie niskim kosztom urządzenie szybko stało się standardem w radiometrii i badaniach jądrowych.

Zastosowania i przykłady

Licznik znajduje zastosowanie w monitoringu środowiska, kontroli bezpieczeństwa w miejscach pracy z promieniowaniem, edukacji, pracach terenowych oraz w urządzeniach ratowniczych. Jako przyrząd przenośny jest używany do szybkiego wykrywania obecności promieniowania; w układach stacjonarnych służy do ciągłego alarmowania o przekroczeniach poziomów.

Ograniczenia i uwagi praktyczne

Pomimo użyteczności, licznik Geigera ma istotne ograniczenia: nie rozróżnia efektywnie energii cząstek (liczy zdarzenia, nie daje spektroskopii), wymaga kalibracji by przeliczać zliczenia na dawkę, jest wrażliwy na czas martwy oraz ma zróżnicowaną efektywność detekcji dla różnych typów promieniowania (np. alfa, promieniowanie jonizujące, promieniegamma). Dodatkowo do detekcji neutronów potrzeba konwersji (np. warstw zamieniających neutrony na cząstki naładowane).

Więcej informacji technicznych, przykłady kalibracji i standardy bezpiecznego użycia można znaleźć w opracowaniach i przewodnikach specjalistycznych: dokumenty referencyjne.