가이거 카운터는 방사능 방사선을 감지 할 수있는 장치입니다. 기계 내부의 불활성 가스를 통해 방사성 요소를 통과시켜 가스를 이온화합니다. 생성 된 이온은 방사능 자체에 비해 쉽게 감지 될 수 있습니다. 이것이 장치의 작동 원리입니다.
독일 물리학자인 Hans Geiger가 개발 한 Geiger Counter는 치명적인 방사성 방사선을 감지 할 수있는 매우 유익한 장치입니다. Hans Geiger는 1912 년경에 아이디어를 개발하면서 원자를 성공적으로 분할하고 원자 핵을 발견 한 동일한 물리학자인 공로의 어니스트 러더 포드와 함께 일하면서이 아이디어를 개발했습니다.
16 년 후, 그는 동료 학생 인 월터 뮬러 (Walter Mueller)의 도움으로 발명품을 개조하기로 결정했습니다. 그렇기 때문에 장치가 종종 Geiger-Mueller 카운터 또는 튜브로 알려진 이유입니다.
(사진 크레딧 :Boffy B / Wikimedia Commons)
그것이 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 방사능이 무엇인지, 그리고 "기존 적으로"측정 할 수없는 이유를 이해해야합니다.
방사능 란 무엇입니까?
방사능은 원자에 의해 나타납니다. 원자는 양성자와 중성자 (양성자와 중성자)를 형성하는 구성 요소를 열악한 상태로 나타냅니다. 불안정성 덕분에 그들은 매우 어색 해지고 때로는 여기저기서 몇 가지 입자를 으 rug합니다. 입자의 손실은 핵을 완전히 다른 화학 요소로 전달합니다!
그들 사이에 그러한 화려한 반발력을 가지고 있음에도 불구하고, 양성자 그룹이 그러한 꽉 찬 공간에 서로 붙어있는 방법은 마음이 큰 위업입니다. 이것은 강한 힘이 작용하는 곳입니다. 강한 힘은 우주에서 가장 강력한 기본 힘이지만 가장 작은 비늘에서만 작동합니다. 강한 힘은 전자기 반발력을 극복하고 같은 생각을 가진 양성자와 중성자를 함께 붙입니다. 그것들을 함께 유지하는 데 필요한 에너지는 결합 에너지로 알려져 있습니다.
그러나 화학적으로 구별 할 수 없지만 원자 질량이 다르면 동위 원소는 일부 독특한 행동을 나타냅니다. 한 쌍의 동위 원소에는 동일한 수의 양성자가 있지만 다른 수의 중성자 또는 그 반대도 마찬가지입니다. 이것의 결과는 핵 크기의 증가입니다.
또한 크기가 증가하면 단거리 강력한 힘이 비효율적입니다. 그 범위 바로 바깥의 규모에서 반발력이 시작됩니다. 그 시점에서 핵은 그것을 극복하고 구성 요소를 함께 유지하기에 충분한 에너지가 없습니다.
대량의 불일치는 동위 원소의 핵에서 불안정성을 불러 일으킨다. 원자는 자연스럽게 탐지 안정성,이 경우이 과량의 질량을 방출하는 비용이 발생합니다. 붐비는 버스의 울퉁불퉁 한 좌석처럼 방사성 핵에 대해 생각해보십시오. 그 위에 앉아있는 사람들은 양성자와 중성자입니다. 여분의 중성자가 이미 채워진 좌석으로 껴안으려고 할 때, 그것은 뉴턴의 요람의 강철 공과 비슷한 반대쪽의 입자를 실수로 대체합니다.
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질량 외에 핵은 또한 방사성 에너지를 방출합니다. 우주에서 가장 강한 힘 사이의 줄다리기 전쟁에서, 강한 힘은 들어가고 반발력은 매우 빠른 속도로 주변의 입자 덩어리를 발사합니다. 이 방출 과정은 방사능으로 알려져 있으며 원자는“붕괴”를 겪는다 고합니다.
자기장 또는 전기장의 거동에 따라 세 가지 유형의 방사선이 있습니다. 알파 입자는 2 개의 양성자와 2 개의 중성자를 함유하는 가장 무겁고, 음의 하전 판을 향해 구부립니다. 베타 입자는 700 배 더 가벼우 며 대부분 전자로 구성되어 양성 전극을 향해 구부러집니다.
마지막으로, 감마 광선이 있으며, 어떤 종류의 전하가 없기 때문에 전기 또는 자기장에서 결정되지 않은 여행. 전자가 낮은 에너지 상태로 이동하고 이산의 광자 패킷을 방출 할 수있는 것처럼, 핵은 강력한 감마선을 방출하여 에너지를 잃습니다.
가이거 카운터
방사성 물질을 다루는 데 어려움은 방출이 보이지 않으며 악명 높은 탐지가 어렵다는 사실에 의해 보완됩니다. 이것이 우리가 그것들을 전통적으로 감지 할 수없는 이유입니다. 한 가지 해결책은 이러한 보이지 않는 헤아릴 수없는 양을 감지 할 수 있고 측정 가능한 양으로 변환하는 것입니다. 이것이 바로 가이거 카운터가하는 일입니다.
가이거 미터는 기계 내부의 불활성 가스를 통해 방사성 요소를 통과합니다. 그들의 극성으로 인해, 방사성 입자는 그들이 분산 된 가스를 이온화한다. 생성 된 이온은 방사능 자체에 비해 쉽게 감지 될 수있다. 이것이 장치의 작동 원리입니다.
가이거 카운터는 한쪽 끝에 세라믹 또는 운모 창에 의해 밀봉 된 금속 실린더입니다. 박막은 주변의 구불 구불 한 방사성 입자가 쉽게 침투 할 수 있도록합니다. 튜브를 아래로 내리는 것은 일반적으로 텅스텐으로 구성된 얇은 금속 와이어입니다. 이 와이어의 끝은 다른 쪽 끝에있는 큰 전원 공급 장치에 연결되어 큰 양전하가 많이 발생합니다. 이 엔드는 양극 - 양극 인 양의 전극 역할을합니다. 금속 튜브의 곡선 표면은 음극 - 음극으로 작용합니다.
실린더는 네온 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 제출됩니다. 방사성 입자가 통과함에 따라이 가스를 이온화합니다. 양수 및 음의 이온이 원통형 튜브 주위에 튀어 나옵니다. 음으로 하전 된 전자는 즉시 양극에 끌리는 반면, 양의 이온은 큰 양전하에 의해 회전되고 음극을 향한 흐름.
또한, 전자가 가스 아래로 이동함에 따라, 그들은 더 많은 원자로 충돌하여 더 많은 이온과 전자를 생성하는 이온화의 연쇄 반응을 유발합니다. 이것을 가이거 배출이라고합니다. 그 후, 많은 전자가 양극에 도착하여 미터에서 측정되는 전기의 맥박을 생성합니다.
튜브로부터의 각 펄스는 카운트로 교정된다. 초당 카운트는 방사선장의 강도를 근사화합니다. 시각적 판독 값을 통해 사용자가 카운트를 읽을 수 있습니다. 시각적 판독 값은 기존의 아날로그 미터 또는 전기 LCD 화면 일 수 있습니다. 시간당 milli-roentgens (MR/HR) 또는 시간당 마이크로 시버트 (US/HR)와 같은 다른 단위는 현재 주어진 영역에서 방사선의 심각성을 표시하는 데 사용됩니다.
와이어는 앰프 및 라우드 스피커에 연결하여 가이거 미터와 관련된 유명한 "클릭"을 생성 할 수 있습니다. 저렴한 카운터는 감마와 베타 광선을 모두 감지 할 수있는 반면 고가의 사람들은 알파 광선을 감지합니다. 그러나이 장치를 사용하는 한 가지 제한은 입사 방사선의 에너지에 관계없이 출력 펄스가 같은 크기이기 때문에 이러한 방사선을 구별 할 수 없다는 것입니다.
마지막으로, 유리 이온을 끌어들이는 가스를 방출함으로써 장치의 기능을 중지 할 수 있습니다. 이 과정을 담금질이라고하며 가스는 담금질 가스라고합니다. 할로겐은 강한 전기 음성 특성으로 인해 우수한 Quenchers이지만, 전류의 흐름에 반대하기 위해 막대한 저항을 모집 할 수 있습니다.
.가이거 카운터의 중요성은 무엇입니까?
과학자들은 가이거 카운터를 사용하여 인간과 동물 모두에게 매우 위험하기 때문에 방사능 방출을 측정합니다. 원자력 발전소와 가까이 있거나 방사성 요소와 관련된 사고로 인해 위험한 효과가 발생하기 쉽습니다.
방사선은 유기 세포를 빠르게 죽입니다. 소량의 복용량조차도 방사선 중독을 유발하여 메스꺼움을 유발하고 골수 및 림프절과 같이 신체의 매우 중요한 부분을 만들어 돌이킬 수없는 손상에 취약하여 암이나 다른자가 면역 질환을 유발합니다.
.백혈구의 손실은 치료할 수 있지만 생존은 가능하지만 보장되지는 않습니다. 그렇기 때문에 방사능 활동과 관련된 연구 실험실 및 발전소는 이와 같은 중요한 장치를 사용하여 유해한 방사능을 추적하고 모든 직원이 안전하고 방사선이없는 환경에서 일하고 있는지 확인합니다.
