Le principe de fonctionnement des appareils d'enregistrement de particules élémentaires. Tout appareil qui détecte des particules élémentaires ou des noyaux atomiques en mouvement est comme un pistolet chargé avec le marteau armé. Une petite force lorsque vous appuyez sur la gâchette d'un pistolet provoque un effet qui n'est pas comparable à l'effort déployé - un tir.

Un appareil d'enregistrement est un système macroscopique plus ou moins complexe qui peut être dans un état instable. Avec une petite perturbation provoquée par le passage d'une particule, le processus de transition du système vers un nouvel état plus stable commence. Ce procédé permet d'enregistrer une particule. Il y en a beaucoup actuellement utilisés diverses méthodes enregistrement des particules.

Selon les finalités de l'expérimentation et les conditions dans lesquelles elle est réalisée, certains appareils d'enregistrement sont utilisés, différant les uns des autres par leurs principales caractéristiques.

Compteur Geiger à décharge gazeuse. Le compteur Geiger est l'un des appareils les plus importants pour le comptage automatique de particules.

Le compteur (Fig. 13.1) est constitué d'un tube de verre recouvert à l'intérieur d'une couche métallique (cathode) et d'un mince fil métallique courant le long de l'axe du tube (anode). Le tube est rempli de gaz, généralement de l'argon. Le compteur fonctionne sur la base d'une ionisation par impact. Une particule chargée (électron, particule, etc.), volant à travers un gaz, enlève les électrons des atomes et crée des ions positifs et des électrons libres. Le champ électrique entre l'anode et la cathode (qui leur est fourni haute tension) accélère les électrons jusqu'aux énergies auxquelles l'ionisation par impact commence. Une avalanche d'ions se produit et le courant traversant le compteur augmente fortement. Dans ce cas, une impulsion de tension est générée aux bornes de la résistance de charge R, qui alimente le dispositif d'enregistrement.

Pour que le compteur enregistre la prochaine particule qui le frappe, la décharge d'avalanche doit être éteinte. Cela se produit automatiquement. Puisqu'au moment où l'impulsion de courant apparaît, la chute de tension aux bornes de la résistance de charge R est importante, la tension entre l'anode et la cathode diminue fortement - à tel point que la décharge s'arrête.

Le compteur Geiger est principalement utilisé pour enregistrer les électrons et les -quanta (photons à haute énergie).

Actuellement, des compteurs ont été créés qui fonctionnent selon les mêmes principes.

Chambre Wilson. Les compteurs permettent uniquement d'enregistrer le fait qu'une particule les traverse et d'enregistrer certaines de ses caractéristiques. Dans une chambre à brouillard créée en 1912, une particule chargée rapidement laisse une trace observable directement ou photographiée. Cet appareil peut être appelé une fenêtre sur le micromonde, c'est-à-dire le monde des particules élémentaires et des systèmes qui les composent.

Le principe de fonctionnement d'une chambre à brouillard repose sur la condensation de vapeur sursaturée sur des ions pour former des gouttelettes d'eau. Ces ions sont créés le long de sa trajectoire par une particule chargée en mouvement.

Une chambre à brouillard est un récipient hermétiquement fermé rempli de vapeur d'eau ou d'alcool proche de la saturation (Fig. 13.2). Lorsque le piston est fortement abaissé, provoqué par une diminution de la pression en dessous, la vapeur dans la chambre se dilate de manière adiabatique. En conséquence, un refroidissement se produit et la vapeur devient sursaturée. Il s'agit d'un état instable de la vapeur : elle se condense facilement si des centres de condensation apparaissent dans la cuve. Centres

la condensation devient des ions qui sont formés dans l'espace de travail de la chambre par une particule volante. Si une particule pénètre dans la chambre immédiatement après la dilatation de la vapeur, des gouttelettes d'eau apparaissent sur son passage. Ces gouttelettes forment une trace visible de la particule volante - une trace (Fig. 13.3). La caméra revient ensuite à l'état initial, et les ions sont éliminés par le champ électrique. Selon la taille de la caméra, le temps de rétablissement du mode de fonctionnement varie de quelques secondes à plusieurs dizaines de minutes.

Les informations fournies par les suivis dans une chambre à brouillard sont beaucoup plus riches que celles que peuvent fournir les compteurs. A partir de la longueur de la trace, vous pouvez déterminer l'énergie de la particule, et à partir du nombre de gouttelettes par unité de longueur de la trace, sa vitesse. Plus la trajectoire de la particule est longue, plus son énergie est grande. Et plus il y a de gouttelettes d'eau formées par unité de longueur de la piste, plus sa vitesse est faible. Les particules avec une charge plus élevée laissent une trace plus épaisse. Les physiciens soviétiques P. L. Kapitsa et D. V. Skobeltsyn ont proposé de placer une chambre à brouillard dans un champ magnétique uniforme.

Un champ magnétique agit sur une particule chargée en mouvement avec une certaine force (force de Lorentz). Cette force courbe la trajectoire de la particule sans modifier le module de sa vitesse. Plus la charge de la particule est grande et plus sa masse est faible, plus la courbure de la piste est grande. À partir de la courbure de la trace, on peut déterminer le rapport entre la charge de la particule et sa masse. Si l’une de ces quantités est connue, alors l’autre peut être calculée. Par exemple, à partir de la charge d’une particule et de la courbure de sa trajectoire, on peut déterminer la masse de la particule.

Chambre à bulles. En 1952, le scientifique américain D. Glaser proposa d'utiliser un liquide surchauffé pour détecter les traces de particules. Dans un tel liquide, des bulles de vapeur apparaissent sur les ions (centres de vaporisation) formés lors du mouvement d'une particule chargée rapidement, donnant une trace visible. Appareils photo de ce genreétaient appelés vésiculaires.

Dans l'état initial, le liquide dans la chambre est sous haute pression, ce qui l'empêche de bouillir, malgré le fait que la température du liquide est légèrement supérieure au point d'ébullition à pression atmosphérique. Avec une forte diminution de la pression, le liquide surchauffe et sera pendant une courte période dans un état instable. Les particules chargées volant à ce moment précis provoquent l'apparition de traces constituées de bulles de vapeur (Fig. 1.4.4). Et les liquides utilisés sont principalement de l’hydrogène liquide et du propane. Le cycle de fonctionnement de la chambre à bulles est court - environ 0,1 s.

L'avantage de la chambre à bulles par rapport à la chambre Wilson est dû à la densité plus élevée de la substance de travail. En conséquence, les trajets des particules s'avèrent assez courts et des particules, même de hautes énergies, restent coincées dans la chambre. Cela permet d'observer une série de transformations successives d'une particule et les réactions qu'elle provoque.

Pistes dans une chambre à nuages ​​et chambre à bulles- l'une des principales sources d'informations sur le comportement et les propriétés des particules.

L'observation de traces de particules élémentaires produit une impression forte et crée une sensation de contact direct avec le microcosme.

COMPTEUR CÉRENKOV détecteur pour enregistrer la charge. ch-ts, dans lesquels le rayonnement Cherenkov-Vavilov est utilisé. Lors du déplacement, chargez. particules dans un milieu avec une vitesse v supérieure à la vitesse de phase de la lumière c/n dans un milieu donné (n est l'indice de réfraction du milieu), la particule émet dans une direction faisant un angle q avec sa trajectoire. L'angle q est lié à la vitesse v et à l'indice de réfraction du milieu par la relation : cosq=c/vn=1/bn, b=v/c. (1) Intensité W du rayonnement Tchérenkov pour 1 cm de trajet de charge. h-tsy dans la gamme de longueurs d'onde de l1 à l2 est exprimé par la relation :

Informations connexes.

compteur Geiger— un dispositif à décharge gazeuse pour compter le nombre de particules ionisantes qui le traversent. Il s'agit d'un condensateur rempli de gaz qui se brise lorsqu'une particule ionisante apparaît dans le volume de gaz. Les compteurs Geiger sont des détecteurs (capteurs) de rayonnements ionisants très populaires. Jusqu'à présent, inventé au tout début de notre siècle pour les besoins de la physique nucléaire naissante, il n'existe, curieusement, aucun remplacement à part entière.

La conception d'un compteur Geiger est assez simple. Un mélange gazeux constitué de néon et d'argon facilement ionisables est introduit dans un récipient hermétique muni de deux électrodes. Le matériau du cylindre peut être différent - verre, métal, etc.

Généralement, les compteurs perçoivent le rayonnement sur toute leur surface, mais il existe aussi ceux qui ont une « fenêtre » spéciale dans le cylindre à cet effet. L'utilisation généralisée du compteur Geiger-Muller s'explique par sa haute sensibilité, sa capacité à détecter divers rayonnements, sa simplicité relative et son faible coût d'installation.

Schéma de connexion du compteur Geiger

Une haute tension U est appliquée aux électrodes (voir figure), ce qui en soi ne provoque aucun phénomène de décharge. Le compteur restera dans cet état jusqu'à ce qu'un centre d'ionisation apparaisse dans son milieu gazeux : une traînée d'ions et d'électrons générés par une particule ionisante arrivant de l'extérieur. Les électrons primaires, accélérant dans un champ électrique, ionisent « en cours de route » d'autres molécules du milieu gazeux, générant de plus en plus de nouveaux électrons et ions. Se développant comme une avalanche, ce processus se termine par la formation d'un nuage électron-ion dans l'espace entre les électrodes, augmentant considérablement sa conductivité. Une décharge se produit dans l'environnement gazeux du compteur, visible (si le récipient est transparent) même à l'œil nu.

Le processus inverse - la restauration de l'environnement gazeux à son état d'origine dans ce que l'on appelle les compteurs halogènes - se produit tout seul. Les halogènes (généralement le chlore ou le brome), contenus en faible quantité dans l'environnement gazeux, entrent en jeu et contribuent à une intense recombinaison de charges. Mais ce processus est assez lent. Le temps nécessaire pour restaurer la sensibilité aux rayonnements d'un compteur Geiger et ce qui détermine réellement ses performances - le temps « mort » - constitue la principale caractéristique de son passeport.

Ces compteurs sont appelés compteurs halogènes auto-extinguibles. Très différent basse tension nutrition, bons paramètres signal de sortie et vitesse suffisamment élevée, ils se sont avérés être très demandés en tant que capteurs de rayonnements ionisants dans les appareils de surveillance des rayonnements domestiques.

Les compteurs Geiger sont capables de détecter le plus différents types rayonnement ionisant - a, b, g, ultraviolet, rayon X, neutron. Mais la sensibilité spectrale réelle de l’appareil de mesure dépend beaucoup de sa conception. Ainsi, la fenêtre d'entrée d'un compteur sensible aux rayonnements a et b doux doit être assez fine ; À cette fin, on utilise généralement du mica d’une épaisseur de 3 à 10 microns. Le cylindre du compteur, qui réagit aux rayonnements durs b et g, a généralement la forme d'un cylindre avec une épaisseur de paroi de 0,05 à 0,06 mm (il sert également de cathode au compteur). La fenêtre du compteur à rayons X est en béryllium et la fenêtre du compteur ultraviolet est en verre de quartz.

Dépendance de la vitesse de comptage sur la tension d'alimentation dans un compteur Geiger

Le bore est introduit dans le compteur de neutrons, lors de l'interaction avec lequel le flux de neutrons est converti en particules a facilement enregistrées. Rayonnement photonique - rayonnement ultraviolet, rayons X, rayonnement G - les compteurs Geiger perçoivent indirectement - via l'effet photoélectrique, l'effet Compton, l'effet de création de paires ; dans chaque cas, le rayonnement interagissant avec la substance cathodique est converti en un flux d'électrons.

Chaque particule détectée par le compteur forme une courte impulsion dans son circuit de sortie. Le nombre d'impulsions apparaissant par unité de temps (le taux de comptage d'un compteur Geiger) dépend du niveau de rayonnement ionisant et de la tension sur ses électrodes. Un graphique standard du taux de comptage en fonction de la tension d'alimentation Upit est présenté dans la figure ci-dessus. Ici, Uns est la tension de démarrage du comptage ; Ung et Uvg sont les limites inférieure et supérieure de la section de travail, appelée plateau, sur laquelle la vitesse de comptage est presque indépendante de la contre-tension d'alimentation. La tension de fonctionnement Uр est généralement sélectionnée au milieu de cette section. Cela correspond à Np - le taux de comptage dans ce mode.

La dépendance du taux de comptage sur le degré d'exposition aux radiations du compteur est sa principale caractéristique. Le graphique de cette dépendance est de nature presque linéaire et c'est pourquoi la sensibilité au rayonnement du compteur est souvent représentée en termes d'impulsion/μR (impulsions par microroentgen ; cette dimension découle du rapport entre le taux de comptage - impulsion/s - et le rayonnement. niveau - μR/s).

Dans les cas où cela n'est pas indiqué, la sensibilité aux rayonnements du compteur doit être déterminée différemment ; elle est également extrêmement paramètre important- propre expérience. C'est le nom du taux de comptage dont le facteur est composé de deux composantes : externe - le rayonnement de fond naturel, et interne - le rayonnement des radionucléides présents dans la contre-structure elle-même, ainsi que l'émission spontanée d'électrons de sa cathode.

Dépendance du taux de comptage sur l'énergie des quanta gamma (« course avec rigidité ») dans un compteur Geiger

Une autre caractéristique essentielle d'un compteur Geiger est la dépendance de sa sensibilité aux rayonnements sur l'énergie (« dureté ») des particules ionisantes. La mesure dans laquelle cette dépendance est significative est illustrée par le graphique de la figure. « Rouler avec rigidité » affectera évidemment la précision des mesures prises.

Le fait que le compteur Geiger soit un dispositif à avalanche présente également des inconvénients : la réaction d'un tel dispositif ne peut pas être utilisée pour juger de la cause profonde de son excitation. Les impulsions de sortie générées par un compteur Geiger sous l'influence des particules a, des électrons et des quanta g ne sont pas différentes. Les particules elles-mêmes et leurs énergies disparaissent complètement dans les avalanches jumelles qu'elles génèrent.

Le tableau fournit des informations sur les compteurs Geiger halogènes auto-extinguibles de production nationale, les plus adaptés à appareils ménagers contrôle des radiations.

	1	2	3	4	5	6	7
SBM19	400	100	2	310*	50	19x195	1
SBM20	400	100	1	78*	50	11x108	1
SBT9	380	80	0,17	40*	40	12x74	2
SBT10A	390	80	2,2	333*	5	(83x67x37)	2
SBT11	390	80	0,7	50*	10	(55x29x23,5)	3
SI8B	390	80	2	350-500	20	82x31	2
SI14B	400	200	2	300	30	84x26	2
SI22G	390	100	1,3	540*	50	19x220	4
SI23BG	400	100	2	200-400*	—	19x195	1

• 1 — tension de fonctionnement, V ;
• 2 — plateau — région de faible dépendance de la vitesse de comptage à la tension d'alimentation, V ;
• 3 — l'historique du compteur, les diablotins, pas plus ;
• 4 — sensibilité aux radiations du compteur, imp/μR (* — pour le cobalt-60);
• 5 — amplitude de l'impulsion de sortie, V, pas moins ;
• 6 - dimensions, mm - diamètre x longueur (longueur x largeur x hauteur) ;
• 7.1 - rayonnement dur b - et g ;
• 7.2 - le même et doux b - rayonnement ;
• 7.3 - le même et a - rayonnement ;
• 7,4 - g - rayonnement.

Objectif des compteurs

Un compteur Geiger-Muller est un appareil à deux électrodes conçu pour déterminer l'intensité des rayonnements ionisants ou, en d'autres termes, pour compter les particules ionisantes apparaissant lors de réactions nucléaires : ions hélium (- particules), électrons (- particules), rayons X quanta (- particules) et neutrons. Les particules se propagent à des vitesses très élevées [jusqu'à 2. 10 7 m/s pour les ions (énergie jusqu'à 10 MeV) et environ la vitesse de la lumière pour les électrons (énergie 0,2 - 2 MeV)], grâce à laquelle ils pénètrent à l'intérieur du compteur. Le rôle du compteur est de générer une courte impulsion de tension (fractions de milliseconde) (unités - dizaines de volts) lorsqu'une particule pénètre dans le volume de l'appareil.

En comparaison avec d'autres détecteurs (capteurs) de rayonnements ionisants (chambre d'ionisation, compteur proportionnel), le compteur Geiger-Muller a un seuil de sensibilité élevé - il permet de contrôler le fond radioactif naturel de la terre (1 particule par cm 2 sur 10 - 100 secondes). La limite supérieure de mesure est relativement basse - jusqu'à 10 4 particules par cm 2 par seconde ou jusqu'à 10 Sieverts par heure (Sv/h). Une particularité du compteur est la capacité de générer des impulsions de tension de sortie identiques quel que soit le type de particules, leur énergie et le nombre d'ionisations produites par la particule dans le volume du capteur.

Le fonctionnement d'un compteur Geiger est basé sur une décharge gazeuse pulsée non autonome entre des électrodes métalliques, qui est initiée par un ou plusieurs électrons résultant de l'ionisation d'un gaz -, - ou - particule. Les compteurs utilisent généralement une conception d'électrode cylindrique et le diamètre du cylindre intérieur (anode) est beaucoup plus petit (2 ordres de grandeur ou plus) que celui extérieur (cathode), ce qui est d'une importance fondamentale. Le diamètre caractéristique de l'anode est de 0,1 mm.

Les particules pénètrent dans le compteur à travers une coque sous vide et une cathode de conception « cylindrique » (Fig. 2, UN) ou à travers une fenêtre fine et plate spéciale dans la version « finale » de la conception (Fig. 2 ,b). Cette dernière option est utilisée pour enregistrer des particules qui ont une faible capacité de pénétration (retenues, par exemple, par une feuille de papier), mais qui sont très dangereuses sur le plan biologique si la source des particules pénètre dans l'organisme. Les détecteurs dotés de fenêtres en mica sont également utilisés pour compter des particules d'énergie relativement faible (rayonnement bêta « doux »).

Riz. 2. Conceptions schématiques d'un cylindre ( UN) et fin ( b) Compteurs Geiger. Désignations : 1 - coque sous vide (verre) ; 2 - anodes ; 3 - cathode ; 4 - fenêtre (mica, cellophane)

Dans la version cylindrique du compteur, conçue pour enregistrer des particules à haute énergie ou des rayons X mous, une coque sous vide à paroi mince est utilisée et la cathode est constituée d'une feuille mince ou sous la forme d'un mince film métallique (cuivre , aluminium) déposé sur la surface intérieure de la coque. Dans un certain nombre de modèles, une cathode métallique à paroi mince (avec raidisseurs) constitue un élément de la coque à vide. Les rayons X durs (particules) ont un pouvoir de pénétration accru. Par conséquent, il est enregistré par des détecteurs dotés de parois assez épaisses constituées d'une coque à vide et d'une cathode massive. Dans les compteurs de neutrons, la cathode est recouverte d'une fine couche de cadmium ou de bore, dans laquelle le rayonnement neutronique est converti en rayonnement radioactif par le biais de réactions nucléaires.

Le volume de l'appareil est généralement rempli d'argon ou de néon avec un petit mélange (jusqu'à 1 %) d'argon à une pression proche de la pression atmosphérique (10 -50 kPa). Pour éliminer les phénomènes post-décharge indésirables, un mélange de vapeurs de brome ou d'alcool (jusqu'à 1 %) est introduit dans le remplissage de gaz.

La capacité d'un compteur Geiger à enregistrer des particules quels que soient leur type et leur énergie (à générer une impulsion de tension quel que soit le nombre d'électrons générés par la particule) est déterminée par le fait qu'en raison du très petit diamètre de l'anode, presque toute la tension appliquée aux électrodes est concentrée dans une étroite couche proche de l’anode. À l’extérieur de la couche se trouve une « région de piégeage des particules » dans laquelle elles ionisent les molécules de gaz. Les électrons arrachés par la particule aux molécules sont accélérés vers l'anode, mais le gaz est faiblement ionisé en raison de la faible intensité du champ électrique. L'ionisation augmente fortement après que les électrons pénètrent dans la couche proche de l'anode avec une intensité de champ élevée, où des avalanches d'électrons (une ou plusieurs) se développent avec une très grande intensité. haut degré multiplication électronique (jusqu'à 10 7). Cependant, le courant qui en résulte n'atteint pas encore une valeur correspondant à la formation du signal du capteur.

Une augmentation supplémentaire du courant jusqu'à la valeur de fonctionnement est due au fait que dans les avalanches, simultanément à l'ionisation, des photons ultraviolets d'une énergie d'environ 15 eV sont générés, suffisants pour ioniser les molécules d'impuretés dans le remplissage de gaz (par exemple, l'ionisation le potentiel des molécules de brome est de 12,8 V). Les électrons résultant de la photoionisation des molécules à l'extérieur de la couche sont accélérés vers l'anode, mais les avalanches ne se développent pas ici en raison de la faible intensité du champ et le processus a peu d'effet sur le développement de la décharge. Dans la couche, la situation est différente : les photoélectrons résultants, en raison de la haute tension, déclenchent d'intenses avalanches dans lesquelles de nouveaux photons sont générés. Leur nombre dépasse celui initial et le processus dans la couche selon le schéma « photons - avalanches d'électrons - photons » augmente rapidement (plusieurs microsecondes) (entre dans le « mode déclencheur »). Dans ce cas, la décharge du site des premières avalanches initiées par la particule se propage le long de l'anode (« allumage transversal »), le courant anodique augmente fortement et le front montant du signal du capteur se forme.

Le front arrière du signal (diminution du courant) est dû à deux raisons : une diminution du potentiel anodique due à la chute de tension du courant aux bornes de la résistance (au bord montant, le potentiel est maintenu par la capacité interélectrode) et un diminution de l'intensité du champ électrique dans la couche sous l'influence de la charge spatiale des ions après que les électrons quittent l'anode (la charge augmente les potentiels des points, ce qui entraîne une diminution de la chute de tension à travers la couche et le piégeage des particules la superficie augmente). Les deux raisons réduisent l'intensité du développement des avalanches et le processus selon le schéma « avalanche - photons - avalanche » s'estompe et le courant traversant le capteur diminue. Après la fin de l'impulsion de courant, le potentiel anodique augmente jusqu'au niveau initial (avec un certain retard dû à la charge de la capacité interélectrode à travers la résistance anodique), la répartition du potentiel dans l'espace entre les électrodes revient à sa forme originale en tant que résultat du départ des ions vers la cathode et le compteur rétablit la capacité d'enregistrer l'arrivée de nouvelles particules.

Des dizaines de types de détecteurs de rayonnements ionisants sont produits. Plusieurs systèmes sont utilisés pour les désigner. Par exemple, STS-2, STS-4 - compteurs d'extrémité auto-extinguibles, ou MS-4 - compteur avec cathode de cuivre (B - avec tungstène, G - avec graphite), ou SAT-7 - compteur de particules d'extrémité, SBM- 10 - compteur - particules métalliques, SNM-42 - compteur de neutrons métalliques, SRM-1 - compteur de rayons X, etc.

Les rayonnements ionisants incontrôlés, sous quelque forme que ce soit, sont dangereux. Il est donc nécessaire de procéder à son enregistrement, à son suivi et à sa comptabilité. La méthode d'enregistrement par ionisation II est l'une des méthodes de dosimétrie qui permet de connaître la situation réelle des radiations.

Quelle est la méthode d’ionisation pour détecter les rayonnements ?

Cette méthode est basée sur l'enregistrement des effets d'ionisation. Le champ électrique empêche les ions de se recombiner et dirige leur mouvement vers les électrodes appropriées. Grâce à cela, il devient possible de mesurer la charge des ions formés sous l'influence des rayonnements ionisants.

Détecteurs et leurs caractéristiques

Les éléments suivants sont utilisés comme détecteurs dans la méthode d'ionisation :

• chambres d'ionisation;
• compteurs Geiger-Muller ;
• compteurs proportionnels;
• détecteurs à semi-conducteurs;
• et etc.

Tous les détecteurs, à l'exception de ceux à semi-conducteurs, sont des cylindres remplis de gaz, dans lesquels sont montées deux électrodes auxquelles est appliquée une tension. courant continu. Les électrodes collectent les ions formés lors du passage d'un rayonnement ionisant à travers un milieu gazeux. Les ions négatifs se déplacent vers l'anode et les ions positifs vers la cathode, formant un courant d'ionisation. Sur la base de sa valeur, on peut estimer le nombre de particules enregistrées et déterminer l'intensité du rayonnement.

Principe de fonctionnement d'un compteur Geiger-Muller

Le fonctionnement du compteur est basé sur l'ionisation par impact. Les électrons se déplaçant dans le gaz (assommés par le rayonnement lorsqu'ils heurtent les parois du compteur) entrent en collision avec ses atomes, en éliminant les électrons, entraînant la création d'électrons libres et d'ions positifs. Le champ électrique existant entre la cathode et l'anode confère aux électrons libres une accélération suffisante pour initier l'ionisation par impact. Suite à cette réaction, il apparaît un grand nombre de des ions avec une forte augmentation du courant à travers le compteur et une impulsion de tension, qui est enregistrée par un appareil d'enregistrement. Ensuite, la décharge d'avalanche est éteinte. Ce n’est qu’après cela que la particule suivante pourra être détectée.

Différence entre une chambre d'ionisation et un compteur Geiger-Muller.

Un compteur de gaz (compteur Geiger) utilise l'ionisation secondaire pour créer une grande amplification du courant gazeux, ce qui se produit parce que la vitesse de déplacement des ions créée par la substance ionisante est si grande que de nouveaux ions se forment. À leur tour, ils peuvent également ioniser le gaz, développant ainsi le processus. Ainsi, chaque particule produit 10,6 fois plus d'ions que ce qui est possible dans la chambre d'ionisation, permettant ainsi de mesurer même un rayonnement ionisant de faible intensité.

Détecteurs de semi-conducteurs

L'élément principal des détecteurs à semi-conducteurs est un cristal, et le principe de fonctionnement ne diffère d'une chambre d'ionisation que par le fait que les ions sont créés dans l'épaisseur du cristal et non dans l'espace gazeux.

Exemples de dosimètres basés sur des méthodes d'enregistrement par ionisation

Un appareil moderne de ce type est le dosimètre clinique 27012 avec un ensemble de chambres d'ionisation, qui constitue aujourd'hui la norme.

Parmi les dosimètres individuels, KID-1, KID-2, DK-02, DP-24, etc., ainsi que ID-0.2, qui est un analogue moderne de ceux mentionnés ci-dessus, se sont répandus.

Structure et principe de fonctionnement d'un compteur Geiger-Müller

DANS Dernièrement, l'attention portée à la radioprotection de la part des citoyens ordinaires de notre pays augmente de plus en plus. Et cela est lié non seulement aux événements tragiques de la centrale nucléaire de Tchernobyl et à leurs conséquences ultérieures, mais également à divers types d'incidents qui se produisent périodiquement à un endroit ou à un autre de la planète. À cet égard, à la fin du siècle dernier, des appareils ont commencé à apparaître surveillance dosimétrique des rayonnements à usage domestique. Et de tels dispositifs ont sauvé de nombreuses personnes non seulement leur santé, mais parfois leur vie, et cela ne s'applique pas seulement aux territoires adjacents à la zone d'exclusion. Par conséquent, les questions de radioprotection sont toujours d’actualité partout dans notre pays.

DANS tout ménage et presque tout professionnel dosimètres moderneséquipé avec . D'une autre manière, on peut l'appeler l'élément sensible du dosimètre. Cet appareil a été inventé en 1908 par le physicien allemand Hans Geiger, et vingt ans plus tard, ce développement a été amélioré par un autre physicien Walter Muller, et c'est le principe de cet appareil qui est utilisé encore aujourd'hui.

N Certains dosimètres modernes disposent de quatre compteurs à la fois, ce qui permet d'augmenter la précision et la sensibilité des mesures de l'appareil, ainsi que de réduire le temps de mesure. La plupart des compteurs Geiger-Muller sont capables de détecter le rayonnement gamma, le rayonnement bêta de haute énergie et les rayons X. Il existe cependant des développements spéciaux pour déterminer les particules alpha de haute énergie. Pour configurer le dosimètre afin de détecter uniquement le rayonnement gamma, le plus dangereux des trois types de rayonnement, la chambre sensible est recouverte d'un boîtier spécial en plomb ou autre acier, qui permet d'empêcher la pénétration des particules bêta dans le comptoir.

DANS Dans les dosimètres modernes à usage domestique et professionnel, des capteurs tels que SBM-20, SBM-20-1, SBM-20U, SBM-21, SBM-21-1 sont largement utilisés. Ils diffèrent dimensions hors tout caméras et autres paramètres, la gamme de 20 capteurs se caractérise par les dimensions suivantes : longueur 110 mm, diamètre 11 mm, et pour le 21ème modèle, longueur 20-22 mm avec un diamètre de 6 mm. Il est important de comprendre ce que plus grandes tailles caméras, celles grande quantité les éléments radioactifs le traverseront, d'autant plus qu'il aura une plus grande sensibilité et précision. Ainsi, pour la 20ème série de capteurs, les dimensions sont 8 à 10 fois plus grandes que pour la 21ème, et nous aurons une différence de sensibilité à peu près dans les mêmes proportions.

À La conception d'un compteur Geiger peut être schématiquement décrite comme suit. Capteur constitué d'un récipient cylindrique dans lequel un gaz inerte (par exemple, de l'argon, du néon ou des mélanges de ceux-ci) est pompé sous une pression minimale pour faciliter l'apparition d'une décharge électrique entre la cathode et l'anode. La cathode, le plus souvent, est la totalité boîtier métallique capteur sensible, et l'anode est un petit fil placé sur des isolants. Parfois, la cathode est en outre enveloppée dans un boîtier de protection en acier inoxydable ou en plomb, afin de configurer le compteur pour qu'il détecte uniquement les rayons gamma.

D Pour un usage domestique, on utilise actuellement le plus souvent des capteurs terminaux (par exemple, Beta-1, Beta-2). Ces compteurs sont conçus de telle manière qu'ils sont capables de détecter et d'enregistrer même les particules alpha. Un tel compteur est un cylindre plat avec des électrodes situées à l'intérieur et une fenêtre d'entrée (de travail) constituée d'un film de mica de seulement 12 microns d'épaisseur. Cette conception permet de détecter (à courte distance) les particules alpha à haute énergie et les particules bêta à faible énergie. Dans ce cas, la surface de la fenêtre de travail des compteurs Beta-1 et Beta 1-1 est de 7 cm². La zone de la fenêtre de travail du mica pour l'appareil Beta-2 est 2 fois plus grande que celle du Beta-1, elle peut être utilisée pour déterminer, etc.

E Si nous parlons du principe de fonctionnement de la chambre du compteur Geiger, il peut être brièvement décrit comme suit. Lorsqu'elle est activée, une haute tension (environ 350 à 475 volts) est appliquée à la cathode et à l'anode via une résistance de charge, mais aucune décharge ne se produit entre elles en raison du gaz inerte servant de diélectrique. Lorsqu'il entre dans la chambre, son énergie est suffisante pour éliminer un électron libre du matériau du corps de la chambre ou de la cathode ; cet électron, comme une avalanche, commence à éliminer les électrons libres du gaz inerte environnant et son ionisation se produit, ce qui conduit finalement à une décharge entre les électrodes. Le circuit est fermé et ce fait peut être enregistré à l'aide d'un microcircuit de dispositif, qui est le fait de détecter soit un rayonnement quantique gamma, soit un rayonnement X. La caméra se réinitialise ensuite, permettant de détecter la particule suivante.

H Pour arrêter le processus de décharge dans la chambre et préparer la chambre à l'enregistrement de la particule suivante, il existe deux manières, l'une d'elles est basée sur le fait que l'alimentation en tension des électrodes est arrêtée pendant une très courte période de temps, ce qui s'arrête le processus d’ionisation du gaz. La deuxième méthode est basée sur l'ajout d'une autre substance au gaz inerte, par exemple de l'iode, de l'alcool et d'autres substances, et entraîne une diminution de la tension sur les électrodes, ce qui arrête également le processus d'ionisation supplémentaire et la caméra devient capable pour détecter le prochain élément radioactif. À cette méthode Une résistance de charge haute capacité est utilisée.

P. le nombre de décharges dans la chambre du compteur et on peut juger du niveau de rayonnement dans la zone mesurée ou provenant d'un objet spécifique.