大名鼎鼎的儀器蓋革計數(shù)器——一種可以檢測輻射的儀器
發(fā)布時間:2022-03-27來源:堯熵(上海)電子科技有限公司
簡單的說明一下原理,原子核被繞軌道運(yùn)行的電子包圍,就像太陽周圍的行星一樣。電子帶負(fù)電荷,通常會抵消原子核中等量的帶正電荷的質(zhì)子。但如果一個電子從輻射中吸收能量,它就可以被推出軌道。這種作用被稱為“電離”,產(chǎn)生一個“離子對”——一個帶負(fù)電的自由電子和一個帶正電的原子。人類無法通過五官感觀測到離子對的產(chǎn)生。但蓋革計數(shù)器的靈敏度足以檢測電離。我們大多數(shù)人都聽說過或見過蓋革計數(shù)器。它們是最便宜的電子設(shè)備,可以告訴你周圍有輻射,但它不能告訴你輻射的原始來源、類型或能量大小。
它是如何工作的?蓋革計數(shù)器有兩個主要部分:一個充滿氣體的密封管或腔室,以及一個信息顯示屏。輻射進(jìn)入電子管,當(dāng)它與氣體碰撞時,它將一個電子推離氣體原子并產(chǎn)生一對離子。管中間的電線吸引電子,產(chǎn)生其他離子對并通過導(dǎo)線發(fā)送電流。電流進(jìn)入信息顯示屏,在刻度上移動指針或在屏幕上顯示數(shù)字。這些設(shè)備通常提供“每分鐘計數(shù)”,或每60秒產(chǎn)生的離子對數(shù)量。如果揚(yáng)聲器打開,它會在每次創(chuàng)建離子對時發(fā)出嘀嘀聲。聲音次數(shù)表明有多少輻射進(jìn)入蓋革計數(shù)器室。你一打開揚(yáng)聲器就會聽到嘀嘀聲,因為環(huán)境中總有一些輻射。這種輻射來自太陽、土壤中的天然鈾、氡、花崗巖等特定類型的巖石、植物和食物,甚至其他人和動物。每分鐘的本底計數(shù)會有所不同;即使附近沒有已知的輻射源,指針也會移動或數(shù)字會改變。造成這種波動的因素很多,包括風(fēng)、土壤濕度、降水(雨或雪)、溫度、大氣條件、海拔和室內(nèi)通風(fēng)。讀數(shù)中的其他因素包括地理位置(海拔越高,計數(shù)越高)、探測器的大小和形狀,以及探測器的結(jié)構(gòu)材料和工作方式(不同的腔室材料和不同的氣體)。根據(jù)海拔高度和蓋革計數(shù)器的類型,典型的自然本底輻射水平為每分鐘5到60計數(shù)或更多。因為本底輻射率是隨機(jī)變化的,所以你可能會在一個點(diǎn)上看到這個范圍。重要的是要了解蓋革計數(shù)器指示離子對何時產(chǎn)生,但與輻射類型或其能量無關(guān)。
其他類型的儀器可以劑量率(以毫倫琴/小時或mR/hr表示)。必須校準(zhǔn)這些計數(shù)器,以讀取特定類型的輻射(α、β、γ、中子、x射線)以及發(fā)射的能量。讀數(shù)僅適用于該類型的輻射和該能級。這些儀器需要定期校準(zhǔn),以確保它們測量得出準(zhǔn)確的信息。
有關(guān)更復(fù)雜的環(huán)境輻射讀數(shù),請查看環(huán)境保護(hù)局的全國系統(tǒng)RadNet。在持續(xù)空氣監(jiān)測,定期采集降水、飲用水和巴氏殺菌牛奶的樣本要使用比蓋革管更敏感的儀器設(shè)備。
,RadNet已經(jīng)在全國范圍內(nèi)建立了一個廣泛的正常本底水平“基線”。通過將這一基線與2011年3月日本福島核電站事故發(fā)生后美國各州的測量結(jié)果進(jìn)行比較,
美國環(huán)保局能夠在幾個西方州檢測到非常小的輻射增加。EPA檢測到來自日本的輻射比自然本底輻射低10萬倍,遠(yuǎn)低于任何值得關(guān)注的水平。遠(yuǎn)低于使用簡單蓋革計數(shù)器,甚至蓋革計數(shù)器在全國范圍內(nèi)傳播的任何明顯值。如果RadNet檢測到輻射量明顯高于基線,EPA將立即進(jìn)行調(diào)查。憑借其全國范圍的監(jiān)測系統(tǒng)和先進(jìn)的分析能力,RadNet是美國環(huán)境輻射水平準(zhǔn)確信息的最終來源。
順便說一下,蓋革計數(shù)器也被稱為蓋革-米勒管,或G-M計數(shù)器。它是以德國科學(xué)家漢斯·蓋格的名字命名的,他在20世紀(jì)初致力于探測輻射。沃爾特·穆勒(Walter Mueller)
是大學(xué)的一名博士研究生,他在20世紀(jì)20年代末完善了氣封探測器,并在命名蓋革·穆勒管時獲得了榮譽(yù)。