ガイガーカウンターは放射線を検出できる装置です。これは、機械内の不活性ガスに放射性元素を通過させ、ガスをイオン化することによって機能します。得られたイオンは、放射能自体と比べて容易に検出できます。これがデバイスの動作原理です。
ドイツの物理学者ハンス ガイガーによって開発されたガイガー カウンターは、致命的な放射線を検出できる非常に有益な装置です。ハンス・ガイガーは、1912 年頃、原子を「分割」して原子核を発見した功績のある物理学者アーネスト・ラザフォードと協力しながら、このアイデアを発展させました。
16 年後、彼は仲間の学生であるウォルター ミューラーの助けを借りて、自分の発明を改良することにしました。そのため、この装置はしばしばガイガー ミュラー カウンターまたはチューブとして知られています。
(写真提供:Boffy b / ウィキメディア・コモンズ)
それがどのように機能するかを理解するには、まず放射能とは何か、なぜ「従来の方法では」測定できないのかを理解する必要があります.
放射能とは?
放射能は、原子核を形成する構成要素 (陽子と中性子) への保持が不十分な原子によって示されます。その不安定さのおかげで、彼らは非常に不器用になり、時々あちこちでいくつかの粒子をすくめます.粒子が失われると、核は完全に異なる化学元素に変換されます!
陽子のグループが、それらの間に非常に激しい反発力があるにもかかわらず、このような狭い空間でどのようにくっつくかは、気が遠くなるような偉業です.ここで強力な力が発揮されます。強い力は、宇宙で最も強力な基本的な力ですが、最も小さなスケールでしか機能しません。強い力が電磁反発力に打ち勝ち、志を同じくする陽子と中性子をくっつけます。それらを結合するために必要なエネルギーは、結合エネルギーとして知られています。
ただし、同位体 (化学的に区別できないが、原子質量が異なる元素) は、いくつかの特異な挙動を示します。同位体のペアには同じ数の陽子が含まれていますが、異なる数の中性子が含まれています。この結果、核のサイズが大きくなります。
さらに、サイズが大きくなると、近距離の強力な力が無効になります。その範囲のすぐ外側のスケールでは、反発力が発生します。その時点で、原子核は反発力を克服して構成要素をまとめるのに十分なエネルギーを持っていません.
質量の不一致は、同位体の原子核の不安定性を引き起こします。原子は当然、安定性を切望しますが、この場合、この余分な質量を解放するという代償が伴います。放射性核を、満員のバスのぎゅうぎゅう詰めの座席のように考えてみてください。その上に座っているのは陽子と中性子です。余分な中性子がすでに満たされたシートに寄り添おうとすると、ニュートンのゆりかごの鋼球のように、うっかり反対側の粒子を移動させてしまいます。
質量以外に、原子核も放射性エネルギーを放出します。宇宙で最も強力な力の間の綱引きでは、強い力が屈服し、斥力が非常に高速で粒子の塊をその周囲に発射します。この放出プロセスは放射能として知られており、原子は「崩壊」すると言われています。
磁場または電場での挙動に応じて、3 種類の放射線があります。アルファ粒子は最も重く、2 つの陽子と 2 つの中性子を含んでいるため、負に帯電したプレートに向かって曲がります。ベータ粒子は 700 分の 1 の軽さで、ほとんどが電子で構成されているため、強制的に正極に向かって曲げられます。
最後に、ガンマ線があります。ガンマ線は、いかなる種類の電荷も存在しないため、電場または磁場内を逸脱せずに移動します。電子がより低いエネルギー状態に移動して光子の個別のパケットを放出できるように、原子核は強力なガンマ線を放出することでエネルギーを失います。
ガイガー カウンター
放射性物質を扱うことの難しさは、放射性物質の放出が目に見えず、検出が難しいことで知られているという事実によって補われます。これが、従来の方法では検出できない理由です。 1つの解決策は、これらの目に見えない計り知れない量を、検出可能で測定可能な量に何らかの方法で変換することです.これはまさにガイガー カウンターが行うことです。
ガイガー メーターは、機械内部の不活性ガスを通して放射性元素を通過させます。極性があるため、放射性粒子は分散しているガスをイオン化します。結果として生じるイオンは、放射能自体と比較して簡単に検出できます。これがデバイスの動作原理です。
ガイガー カウンターは、一方の端がセラミックまたはマイカの窓で密閉された金属製のシリンダーです。薄膜は、周囲の蛇行する放射性粒子が容易に浸透することを可能にします。チューブの下を走るのは、通常はタングステンで構成された細い金属線です。このワイヤの端は、もう一方の端にある大きな電源に接続されており、大きな正電荷が蓄積されます。この端は、陽極 (陽極) として機能します。金属管の湾曲した表面は、陰極 (陰極) として機能します。
シリンダーには、ネオンやアルゴンなどの不活性ガスが充填されています。放射性粒子が通過すると、このガスが電離します。プラスとマイナスのイオンが円筒管の周りに飛び散ります。負に帯電した電子は即座にアノードに引き付けられますが、正イオンは大きな正電荷によって反発され、カソードに向かって流れます。
さらに、電子がガスを下って移動するにつれて、それらはより多くの原子に衝突し、より多くのイオンと電子を生成するイオン化の連鎖反応を引き起こします。これをガイガー放電といいます。続いて、多くの電子が陽極に到達し、メーターで測定される電気のパルスを生成します。
チューブからの各パルスはカウントに合わせて校正されます。 1 秒あたりのカウント数は、放射線場の強度の概算を示します。カウントは、視覚的な読み出しを介してユーザーが読み取ることができます。視覚的な読み出しは、従来のアナログ メーターまたは電気 LCD 画面のいずれかです。現在、ミリ レントゲン/時 (mR/hr) やマイクロ シーベルト/時 (uS/hr) などのさまざまな単位が、特定の地域の放射線の深刻度を表示するために使用されています。
ワイヤーをアンプやラウドスピーカーに接続して、ガイガーメーターに関連する有名な「クリック」を生成することもできます。安価なカウンターはガンマ線とベータ線の両方を検出できますが、高価なものはアルファ線も検出します。ただし、このデバイスを使用する際の制限の 1 つは、入射放射線のエネルギーに関係なく、出力パルスが同じ大きさであるため、これらの放射線を区別できないことです。
最後に、遊離イオンを引き付けるガスを放出することで、デバイスの機能を停止できます。このプロセスはクエンチングと呼ばれ、ガスはクエンチングガスとして知られています。ハロゲンは電気陰性度が強いため優れた消光剤ですが、電流の流れに対抗するために巨大な抵抗も動員される可能性があります。
ガイガー カウンターの意義は何ですか?
科学者は放射能放出を測定するためにガイガー カウンターを使用します。原子力発電所や放射性元素を含む事故の近くにいると、危険な影響を受けやすくなります.
放射線は有機細胞を急速に殺します。少量の線量でも放射線中毒を引き起こし、吐き気を誘発し、骨髄やリンパ節などの体の非常に重要な部分を不可逆的な損傷を受けやすくし、癌やその他の自己免疫疾患を引き起こす可能性があります.
白血球の喪失は治療可能かもしれませんが、生存は保証されていません.これが、放射能活動を伴う研究所や発電所が、これらのような重要なデバイスを使用して有害な放射能を追跡し、すべての従業員が安全で放射線のない環境で作業できるようにする理由です。
