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盖革计数器如何工作

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放大字体  缩小字体    发布日期:2019-12-21  浏览次数:629
核心提示:盖革计数器或盖革-穆勒管用于检测和测量α,β和γ辐射。它由一对在其间运行的高压电极组成。这些电极被气体包围,通常是氩气或氦气。

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盖革计数器或盖革-穆勒管用于检测和测量α,β和γ辐射。它由一对在其间运行的高压电极组成。这些电极被气体包围,通常是氩气或氦气。

      进入管子的辐射使气体电离。电子和离子被吸引到电极上,产生电流。电流脉冲由定标器计数,每当气体被辐射电离时便获得“计数”。

      该设备包括电子管,计数器和电源。管通常是圆柱形的,中心有一根导线。计数器和电源具有计时器选项和电压控制。

      通常使用三种类型的盖革计数器。这些是:

      • 用于伽马射线,宇宙射线和X射线测量的伽马射线计数器
      • 结合了计数器和光电管功能的光电量子计算机,用于测量弱紫外线
      • 用于测量α,β和H粒子的粒子计数器。

      研究

      曼彻斯特大学的汉斯·盖格(Hans Geiger)和欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)在1908年设计了一种技术,用于检测后来在盖格·穆勒管中使用的α粒子。该计数器只能检测到α粒子,并且是较大的实验设备的一部分。在其发明者约翰·西利·汤森(John Sealy Townsend)之后,在1897年至1901年之间发现的基本电离机理被称为汤森放电。1928年,盖革(Geiger)和沃尔特·穆勒(Walther Muller)设计了密封的盖革管,该管能够感应更多类型的电离辐射,并开始用作实用的辐射传感器。

      现代的Geiger计数器利用了Sidney H. Liebson在1947年发现的卤素灯管。这是对早期Geiger灯管的改进,并且由于其低工作电压和长寿命而具有优势。

      英国放射研究所的N. Veall于1948年设计了一种带盖套管的盖革穆勒(Geiger Muller)计数器,用于测量β射线,还设计了一种方便的安装在铅屏蔽层中的方法。当计数器装满时,获得的计数率与溶液中放射性物质的含量成正比。

      目前的应用

      Geiger Muller计数器用于许多应用程序,包括:

      • 粒子检测 -计数器最初用于检测α和β粒子,该仪器仍用于此目的。对于低能β粒子和α粒子,使用GM管的端窗类型,因为这些粒子即使在自由空气中也具有受限的范围,并被固体材料阻止。端窗的设计足够薄,可以使颗粒以最小的衰减通过,正常的窗密度为1.5-2.0 mg / cm 2但是,带有末端窗口探针的Geiger计数器无法区分alpha和beta粒子。煎饼Geiger Muller检测器是对端窗探针类型的改进,通常用作alpha / beta射线的污染监测仪。薄壁无窗管也能够检测高能β粒子。
         
      • 伽玛射线和X射线检测-可以使用Geiger计数器检测伽马射线,为此,使用了无窗管。由于伽马射线与管子的相互作用低,效率仅为1%。对于高能伽马射线,这取决于光子射线与管壁材料(通常为1-2 mm的铬钢)之间的相互作用,以产生可进入并电离填充气体的电子。这是必不可少的,因为管中的气体密度很低,而且大多数高能伽马光子都会通过而未被检测到。对于低能光子,使用了另一种技术,该技术涉及与长壁薄管中的气体直接相互作用。这种设计增加了气体体积,因此粒子相互作用的机会更高;但是,它仍然允许低能光子通过薄壁进入气体。
         
      • 中子检测 -Geiger管的改进用于中子测量,其中使用的气体为He 3或三氟化硼,并且使用塑料减速剂来减慢中子的速度。在探测器中产生一个α粒子,可以进行中子计数。盖革原理也用于区域伽马报警器中,用于保护人员以及互锁和过程测量应用。盖革管用作传感器,但是处理电子设备将比手持测量仪更先进,更可靠。

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