Question

Какой принцип работы у счетчика Гейгера? И поподробнее (как именно происходит ионизация газа в колбе с электродами, что этому предшествовало). Второй вопрос, как ограничить ток (или что именно находится уже в счетчик Гейгера для этого), который будет идти бесконечно, чтоб измерить один импульс ? ​

Answer 1

Внутри герметичной колбы (стеклянная или металлическая) находится анод и катод. А сама колба заполнена инертным газом (обычно аргон) под низким давлением.

Между катодом и анодом создается высокое напряжение постоянного тока, так что в обычном состоянии в цепи ток не идет.

При попадании радиоактивной частицы, которая имеет заряд и высокую энергию, внутрь камеры она сталкивается с атомами газа и ионизирует их, выбивая электроны. В электрическом поле ионы и электроны приобретают потенциальную энергию и стремятся к катоду и аноду соответственно, по пути сталкиваясь с другими атомами газа и ионизируя их, процесс ионизации приобретает лавинообразный характер и, за счет увеличенного количества носителей заряда, возникает газовый разряд в промежутке между катодом и анодом. Газовый разряд приводит к скачку тока (напряжения) на нагрузочном резисторе. Счетчик фиксирует импульс, который означает для наблюдателя наличие радиоактивной частицы.

Так как величина сопротивления нагрузочного резистора велика, то на нем происходит резкое падение напряжения, которое приводит к уменьшению напряжения между катодом и анодом. А это приводит к затуханию газового разряда.

Для более быстрого гашения разряда в камеру к основному газу добавляется другой газ, способный гасить разряд, обладающий низким (ниже чем у основного газа) потенциалом ионизации, например спирт.

Многоатомные молекулы спирта при ионизации очень быстро распадаются на отдельные атомы

Answer 2

Счетчик Гейгера - это устройство, используемое для измерения и регистрации радиоактивного излучения. Он основан на принципе работы, называемом газовым усилением и детектировании ионизации.

Принцип работы счетчика Гейгера:

1. Газовая среда: Внутри счетчика Гейгера находится газовая среда, обычно аргоно-газ с небольшим добавлением других инертных газов, таких как ксенон или криптон.

2. Колба с электродами: В колбе счетчика находятся два электрода - анод и катод. Между ними создается электрическое поле, которое обеспечивает ускорение заряженных частиц, проходящих через газовую среду.

3. Ионизация газа: Когда радиоактивная частица, такая как альфа-, бета- или гамма-частица, проникает в газовую среду внутри счетчика, она взаимодействует с атомами газа. Это взаимодействие может вырвать электроны из атомов, создавая ионы и свободные электроны в газе.

4. Усиление сигнала: Сформировавшиеся ионы и свободные электроны ускоряются в электрическом поле между анодом и катодом. При столкновении с другими атомами они могут создавать дополнительные ионы и электроны. Этот процесс называется газовым усилением и приводит к образованию лавины заряженных частиц.

5. Импульс счетчика: Лавина заряженных частиц создает короткое электрическое импульсное событие на аноде, которое можно зарегистрировать с помощью электроники. Этот импульс свидетельствует о прохождении радиоактивной частицы через счетчик Гейгера.

Чтобы измерить один импульс и ограничить ток, который будет идти бесконечно, счетчики Гейгера используются в режиме счета импульсов (или импульсного режима). Это означает, что каждый раз, когда счетчик регистрирует импульс от прохождения радиоактивной частицы, он учитывает это событие и затем сбрасывает счетчик, готовый к следующему измерению. Это позволяет измерять количество радиоактивных частиц в определенном временном интервале и предотвращает накопление заряда, который будет идти бесконечно.