Счётчик Гейгера-Мюллера

Опубликовано 23.01.2010 Ведущий Антон Степанов

Александр Чвырёв просил нас рассказать о принципе работы счётчика Гейгера. Итак, счётчик Гейгера-Мюллера - это газонаполненный счётчик заряженных элементарных частиц.
Конструкция счетчика Гейгера достаточно проста. В герметичный баллон с двумя электродами введена газовая смесь, состоящая из легко ионизируемых неона и аргона. К электродам подводят высокое напряжение, которое само по себе не вызывает каких-либо разрядных явлений. В таком состоянии счетчик будет пребывать до тех пор, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации - след из ионов и электронов, порождаемый пришедшей извне ионизирующей частицей. Первичные электроны, ускоряясь в электрическом поле, ионизируют другие молекулы газовой среды, порождая все новые и новые электроны и ионы.
Развиваясь лавинообразно, этот процесс заканчивается образованием в пространстве между электродами электронно-ионного облака, значительно увеличивающего его проводимость. В газовой среде счетчика возникает разряд.
Таким образом, каждая фиксируемая счетчиком частица образует в его выходной цепи короткий импульс. Электрические импульсы во внешней цепи, возникающие при вспышках разряда, усиливаются
и регистрируются электромагнитным счётчиком или пересчётной схемой.
Число импульсов, появляющихся в единицу времени, т. е. скорость счета счетчика Гейгера, зависит от уровня ионизирующей радиации и напряжения на его электродах. Обычно чувствительность счётчика восстанавливается через 10-1-10-3 сек. Такое большое время нечувствительности неудобно для многих применений.
Именно поэтому на смену счётчикам, в которых гашение разрядов обеспечивается сопротивлением, приходят самогасящиеся счётчики. В них благодаря специальному газовому наполнению разряд сам собой обрывается даже при малых сопротивлениях. Время нечувствительности такого счётчика 10-4 сек.
Счетчики Гейгера способны обнаруживать самые разные виды ионизирующего излучения - a, b, g, ультрафиолетовое, рентгеновское, нейтронное. Но действительная спектральная чувствительность счетчика напрямую зависит от особенностей его конструкции.
Так, входное окно счетчика, чувствительного к a- излучению и мягкому b-излучению, должно быть достаточно тонким; для этого обычно используют слюду толщиной 3…10 мкм.
Баллон счетчика, реагирующего на жесткое b- излучение и g-излучение, имеет обычно форму цилиндра с толщиной стенки 0,05 - 0,06 мм. Окно рентгеновского счетчика изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового - из кварцевого стекла.
Счетчики Гейгера-Мюллера - очень популярные детекторы ионизирующего излучения. До сих пор им, изобретенным в самом начале ХХ века для нужд зарождающейся ядерной физики, нет, как это ни странно, сколько-нибудь полноценной замены.