Μετρητής Γκάιγκερ

Ο μετρητής Γκάιγκερ ή μετρητής Γκάιγκερ-Μύλλερ (Geiger–Müller counter) είναι ένα όργανο για την ανίχνευση και μέτρηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας.

Ανιχνεύει ακτινοβολία όπως σωματίδια άλφα, σωματίδια β και ακτινοβολία γ, εκμεταλlευόμενο τον ιονισμό που δημιουργείται στον σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ, από όπου παίρνει και το όνομά του το όργανο.

Ιστορία
Το 1908 ο Χανς Γκάιγκερ, υπό την επίβλεψη του Έρνεστ Ράδερφορντ στο Πανεπιστήμιο Βικτώρια του Μάντσεστερ (τώρα Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ), ανέπτυξε μια πειραματική τεχνική για την ανίχνευση σωματιδίων άλφα, τα οποία αργότερα χρησιμοποιήθηκαν στον σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ. Αυτός ο πρώιμος μετρητής ήταν ικανός μόνο να ανιχνεύει σωματίδια άλφα και αποτελούσε τμήμα μεγαλύτερης πειραματικής συσκευής. Ο θεμελιώδης μηχανισμός ιονισμού εφευρέθηκε από τον Τζον Τάουνσεντ (John Sealy Townsend) στη διάρκεια της εργασίας του μεταξύ 1897 και 1901 και είναι γνωστός ως εκκένωση ή χιονοστιβάδα Τάουνσεντ, που είναι ο ιονισμός των μορίων από τη σύγκρουση των ιόντων.

Το 1928 ο Γκάιγκερ και ο Βάλτερ Μύλλερ (Walther Müller), υποψήφιος διδάκτορας υπό την επίβλεψη του Γκάιγκερ, κατασκεύασαν έναν σφραγισμένο σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ όπου δημιουργούνται οι βασικές αρχές του ιονισμού που προηγουμένως χρησιμοποιούσαν πειραματικά. Ήταν σχετικά μικρός και πρόχειρος και μπορούσε να ανιχνεύσει περισσότερα είδη ιονίζουσας ακτινοβολίας. Έτσι δημιουργήθηκε ο μετρητής Γκάιγκερ-Μύλλερ, ένα πρακτικό όργανο ανίχνευσης ακτινοβολίας που μπορούσε να κατασκευαστεί σχετικά φθηνά. Καθώς η έξοδος του σωλήνα χρειαζόταν μικρή ηλεκτρονική επεξεργασία, που πλεονεκτούσε σαφώς από τον σωλήνα κενού λόγω της μικρής βαλβίδας και της μικρής κατανάλωσης ενέργειας. Το όργανο κατάφερε να κερδίσει μεγάλη δημοτικότητα ως φορητός ανιχνευτής ακτινοβολίας.

Σύγχρονες εκδόσεις του μετρητή Γκάιγκερ κάνουν χρήση ενός σωλήνα αλογόνου που εφευρέθηκε το 1947 από τον Σίντνεϊ Χ. Λίμπσον και αντικαθιστά τον σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ χάρη στον μεγαλύτερο χρόνο ζωής και στη μικρότερη τάση λειτουργίας (400-600 volts).

Αρχές λειτουργίας

Ο μετρητής Γκάιγκερ συνίσταται από δύο κύρια στοιχεία, τον σωλήνα Γκάιγκερ-Μύλλερ όπου ανιχνεύεται η ακτινοβολία και την ηλεκτρονική επεξεργασία και προβολή του σήματος.

Σωλήνας Γκάιγκερ-Μύλλερ
Ο σωλήνας Γκάιγκερ-Μύλλερ είναι γεμάτος με αδρανές αέριο, όπως ήλιο, νέον ή αργό σε χαμηλή πίεση, που άγει ηλεκτρικό φορτίο όταν ένα σωματίδιο ή φωτόνιο της λαμβάνουσας ακτινοβολίας κάνει αγώγιμο το αέριο λόγω ιονισμού. Το ρεύμα ιονισμού ενισχύεται σημαντικά μέσα στον σωλήνα λόγω του φαινομένου της χιονοστιβάδας Τάουνσεντ και παράγει έναν εύκολα μετρήσιμο παλμό. Αυτό κάνει τον μετρητή Γκάιγκερ σχετικά φθηνό στην κατασκευή, αφού η μεταγενέστερη ηλεκτρονική επεξεργασία είναι σημαντικά απλουστευμένη.

Οι σωλήνες Γκάιγκερ-Μύλλερ διακρίνονται: 

Σε αυτούς με παράθυρο, για ανίχνευση σωματιδίων άλφα ή χαμηλής ενέργειας σωματιδίων β. Αυτού του είδους οι σωλήνες έχουν στο ένα άκρο ένα παράθυρο που καλύπτεται με λεπτό υλικό ώστε να περνά με ευκολία η χαμηλής ενέργειας σωματιδιακή ακτινοβολία. Το υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως είναι μαρμαρυγίας (Mica), λόγω της μικρής του πυκνότητας. 

Και σε αυτούς χωρίς παράθυρο, που ανάλογα με το πάχος του τοιχώματος μπορούν να ανιχνεύσουν υψηλής ενέργειας ακτινοβολία β μέχρι υψηλής ενέργειας ακτινοβολία γ.

Παραπομπές 

Συσκευές εργαστηρίου
Ραδιενέργεια