معلومات عن عداد جايجر

كتابة: رشا أبوالقاسم آخر تحديث: 30 أبريل 2020 , 14:29

يُشار إليه أيضًا باسم كاشف الإشعاع Geiger counter ، ويُستخدم لاكتشاف وقياس الجسيمات في الغازات المتأينة ، يتم استخدامه على نطاق واسع في تطبيقات مثل الحماية من الإشعاع ، وقياس الجرعات الإشعاعية ، والفيزياء التجريبية  .

عداد جايجر مصنوع من الأنبوب المعدني المملوء بالغاز ويتم تطبيق مجموعة عالية الجهد من مضاعفات 100 فولت على هذا الغاز ليكتشف جزيئات ألفا وبيتا وجاما ، عند استخدام النظائر المشعة في أعمال البحث الطبي على البشر ، من المهم التأكد من أن كمية المواد المشعة التي يتم إعطاؤها إلى البشر أقل قدر ممكن .

لتحقيق ذلك ، من الضروري استخدام أداة حساسة للغاية لقياس النشاط الإشعاعي للمواد ، تم تطوير “كاشف الجسيمات” لقياس الإشعاع المؤين من قبل جيجر ومولر في عام 1928 وأطلقوا عليه اسم “عداد جيجر مولر” الذي يُعرف باختصار بـ “عداد GM”   .

استخدامات عداد جايجر

الكاشف هو الجزء الرئيسي من عداد جيجر  ، المسؤول عن التقاط واكتشاف وإشارة بعد ذلك إلى أن الجسيمات المشعة ، المعروفة باسم النظائر المشعة ، التي تمر عبر أنبوب الكاشف.

غالبًا ما يرتبط صوت عداد جيجر بالأسلحة النووية وتداعياتها ، تسمح هذه الأجهزة العبقرية  مثل عداد جايجر لأي شخص باكتشاف الإشعاع الضار المحتمل تواجده حوله ، باستخدام قوة الإلكترونات وتدهور الذرات المشعة غير المستقرة.

في حين أنه مفيد في هذه الحالات السابقة  ، فإنه يستخدم أيضًا للكشف عن النفايات النووية  والمنتجات الثانوية  ، والتعرض في محطات الطاقة النووية ، والمستشفيات ، وحتى الألغام والتحكم فيها.

يعد عداد جيجر الكاشف الأكثر شعبية لجزيئات بيتا لعدد من الأسباب :

  • إنها رخيصة نسبيًا ، إما عند تصنيعها في المختبر أو كمكون متاح تجاريًا.
  • لا يتطلب الأمر سوى القليل من الإلكترونيات الخاصة لجعله يعمل ، على عكس الأنواع الأخرى .
  • تتمتع الإصدارات اللاحقة من الهالوجين بحياة عمل طويلة جدًا.

معلومات عن عداد جايجر

عداد جيجر الذي سُمي على اسم هانز جايجر ، عالم ألماني من أوائل القرن العشرين عمل على الكشف عن الإشعاع ، و هو أداة يمكنها الكشف عن الإشعاع ،  يمكن أن تخبرك عدادات جيجر بوجود إشعاع من حولك ، ولكن لا يمكنها إخبارك بالمصدر الأصلي للإشعاع ، أو نوعه أو مقدار الطاقة التي يحتوي عليها .

تُستخدم عدادات جايجر للكشف عن الانبعاثات المشعة ، وهي جزيئات بيتا وأشعة جاما الأكثر شيوعًا ، يتكون عداد جايجر أو كاشف الإشعاعات  من أنبوب مملوء بغاز خامل يصبح موصلاً للكهرباء عندما يتأثر بجسيم عالي الطاقة .

 عندما يتعرض عداد جيجر للإشعاع المؤين ، تخترق الجزيئات الأنبوب وتتصادم مع الغاز ، وتطلق المزيد من الإلكترونات ، تخرج الأيونات الموجبة من الأنبوب وتصبح الإلكترونات ذات الشحنة السالبة منجذبة إلى سلك متوسط ​​الجهد العالي .

عندما يصل عدد الإلكترونات التي تتراكم حول السلك فإنه يخلق تيارًا كهربائيًا ، و يؤدي هذا إلى الإغلاق المؤقت للمفتاح ويولد نبضة كهربائية مسجلة على العداد ، إما صوتيًا كنقرة تزداد شدتها مع زيادة الإشعاع المؤين ، أو بشكل مرئي مع حركة مؤشر الإبرة.

يمكن قياس النشاط الإشعاعي لاكتشاف كمية الإشعاع التي تنبعث منها المادة أو كمية الإشعاع التي يمتصها الإنسان أو الثدييات ، وحدة قياس الانبعاثات المشعة هي بيكريل ، وُيشار إليها باسم Bq إلى عدد التحلل في الثانية ، ووحدة مكافئ roentgen في الإنسان (rem) وهي وحدة قياسية أقدم لقياس الجرعة الممتصة(merm ) ، 1000 من هذه الوحدة ، هي الوحدة المستخدمة اليوم في الطب . [1] [3]

كيف يعمل عداد جايجر 

في أبسط مستوياته ، يكون الكاشف عبارة عن أنبوب مجوف معدني يحتوي على غاز خامل بسلك موصل يمر مباشرة عبر مركزه ، و يتم إعطاء السلك شحنة موجبة بواسطة البطارية و عندما تتحلل ذرة مشعة ، فإن الجزيئات والطاقة التي تطلقها تزيح الإلكترونات عن المليارات من الذرات القريبة ، قد تحتوي هذه الإلكترونات الحرة على كمية صغيرة من الشحنة ، ولكن عندما تكون مجتمعة لديها طاقة كافية لإحداث نبض كهربائي قصير إذا سنحت الفرصة لها .

وتكمن الفرصة في تلك الحالة ، هي من خلال السلك الموصل الذي يجذب الإلكترونات ذات الشحنة السالبة ، وفي كل مرة تتعطل فيها ذرة مشعة ، وتقطع الإلكترونات المجاورة ، يؤدي ذلك إلى تكوين شحنة كافية لإنشاء نبض وبالتالي “نقرة” على الكاشف ، تعني كل نقرة إلى انحلال ذرة واحدة ، وبالتالي فإن المزيد من النقرات يعني المزيد من الذرات وبالتالي المزيد من الإشعاع .

يبلغ مستوى النقر العادي حوالي 50 مرة في الدقيقة. ومع ذلك ، في قلب موقع اختبار قنبلة نووية قد يزيد هذا إلى أكثر من 50 مرة في الثانية ، يحتوي الجزء المتبقي من جسم عداد جيجر على الميناء الذي يشير إلى مستوى الإشعاع ، ومكبر الصوت لنقل النقرات والبطارية .  [1] [3]

عداد جايجر مولر

يكتشف عداد جيجر الإشعاع النووي عن طريق قياس انبعاث الإشعاع المؤين لجسيمات ألفا وجسيمات بيتا وأشعة جاما  ، يتكون عداد جيجر من عنصرين رئيسيين ، وهما :

  • إلكترونيات المعالجة .
  • أنبوب جيجر.

يمتلئ أنبوب جيجر بغاز خامل منخفض الضغط مثل الهيليوم أو الأرجون أو النيو ، في حالة حدوث إشعاع مشع ، يتأين الغاز الخامل ، و يسجل الأنود داخل أنبوب جيجر كمية الجزيئات المتأينة التي ترتبط عدديًا بقوة الإشعاع المشع ، ثم يتم عرض قياس النشاط الإشعاعي على شاشة LCD الخاصة بعداد جيجر أو كاشف الإشعاع.

من المهم جدًا قياس النشاط الإشعاعي وكذلك تصنيف قيم النشاط الإشعاعي. على سبيل المثال ، يتم قياس إشعاع غاما الأرضي وفقًا للقيم العامة من 0.03 – 0.3 µSv / h (ميكرو مايكروس / ساعة) .

هذا النطاق التذبذب “الطبيعي” مشروط بعناصر مشعة طبيعية في الأرض مثل اليورانيوم والبوتاسيوم. لحساب هذا العامل ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار الإشعاع الكوني ، على سبيل المثال ، عند النظر في الإشعاع الكوني ، فإن الحد الأقصى لمحتوى النشاط الإشعاعي في Schneefernerhaus ، وهي أعلى محطة أبحاث بيئية ألمانية تقع في مكان قريب ، يساوي تقريبًا 110 ميكرومتر / ساعة. [4]

عداد جايجر و جسيمات بيتا و أشعة جاما

يأتي الإشعاع في ثلاثة أنواع رئيسية وهم ألفا وبيتا وجاما ، جسيمات ألفا بطيئة ولا يمكنها السفر أكثر من بضعة سنتيمترات ، جزيئات بيتا قادرة على السفر أبعد ،  يمكن لإشعاع جاما أن يسافر لمسافات طويلة ويخترق عدة أمتار من الخرسانة الصلبة ، إنه أخطر أنواع الإشعاعات المؤينة لأنه يمكن أن يخترق الجسم ، مما يتسبب في أضرار جسيمة للذرات داخل خلايا جسم الإنسان .

من أجل اكتشاف جزيئات بيتا ، يجب توفير نوع من النوافذ للسماح للجسيمات بالدخول إلى الكاشف ، توجد ثلاثة أنواع من أجهزة كشف جيجر أو عداد الإشعاع لمساعدتك في قياس النشاط الإشعاعي:

  • مقياس الإشعاع ألفا .
  • متر للكشف عن النشاط الإشعاعي ألفا وبيتا وجاما .
  • مقياس الإشعاع للبشر .

هذا هو السبب في أن عداد جيجر يتم ضبطه عادةً لاكتشاف جزيئات بيتا وأشعة جاما على أفضل وجه حيث أن لديها أكبر إمكانية لإلحاق الضرر بأجسام البشر .

نظرية عمل جهاز جايجر

يحتوي عداد جيجر على أنبوب جيجر مولر ، عنصر الإحساس الذي يكتشف الإشعاع والإلكترونيات التي تعالج النتيجة ، يتم تعبئة أنبوب Geiger-Müller بغاز مثل الهيليوم والنيون والأرجون عند الضغط الأدنى ، حيث يوجد تطبيق للجهد العالي ،  سيكون هناك توصيل الشحنة الكهربائية على الأنبوب عندما يحول جسيم أو فوتون من الإشعاع الساقط الغاز الموصل عن طريق التأين . [3] [6]

وحدات عداد جيجر

سيكون قياس الجسيمات بوحدات مختلفة ، وأكثرها استخدامًا هو حساب عدد الدقيقة (CPM) ، سيكون قياس النشاط الإشعاعي بالميكرو Sv / hr  Sieverts في الساعة و (mR / hr) ملي رونتجن في الساعة . [2]

أنواع عداد جايجر

تم تصميم عداد Geiger بالكامل من خلال تصميم الأنبوب (أنبوب عداد جايجرهو كاشف إشعاع مملوء بالغاز ، عادًة ما يأخذ شكل غلاف خارجي أسطواني ، ومساحة مملوءة بالغاز مختومة بسلك مركزي رفيع ) ، ويمكن تصنيفه بشكل عام إلى نوعين:

  • نافذة النهاية : سيكون لهذا النمط من الأنبوب نافذة صغيرة في أحد نهاياته. ستكون هذه النافذة مفيدة في الجزيئات المؤينة التي يمكن أن تنتقل بسهولة .
  • بدون نوافذ  : كما يوحي الاسم ، لن يكون لهذا النوع من الأنبوب أي نوافذ وسيكون السماكة في حدود 1 إلى 2 مم. يستخدم هذا النوع من الأنبوب للكشف عن الإشعاعات عالية الاختراق . [5]
الوسوم
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق