Цилиндрический датчик заполнен инертным газом под низким давлением – обычно аргоном или неоном. Между катодом и анодом подается напряжение 300–500 В, недостаточное для самостоятельного пробоя. Когда высокоэнергетическая частица пролетает через чувствительную область, она выбивает электроны из атомов газа. Лавинная ионизация создает кратковременный импульс тока, который усиливается внешней схемой.
Чувствительность зависит от состава газовой смеси. Добавление галогенов (бром, хлор) продлевает срок службы устройства, предотвращая окисление электродов. Типичный ресурс – 10⁹ срабатываний. Для регистрации альфа-частиц используют модели с тонким слюдяным окном, бета-излучение фиксируют без дополнительных модификаций.
В дозиметрах применяют компенсационные схемы, преобразующие количество импульсов в микрозиверты. Погрешность измерений составляет ±15% для бытовых приборов и ±5% у лабораторных версий. Для снижения фоновых шумов корпус экранируют алюминием или свинцом.
Калибровку выполняют с помощью эталонных источников цезия-137 или кобальта-60. Частоту ложных срабатываний минимизируют охлаждением до −30°C в спектрометрах высокого разрешения. В геологоразведке такие детекторы обнаруживают урановые руды по повышению фонового уровня в 3–7 раз.
Как функционирует детектор ионизирующего излучения
Основной элемент устройства – герметичный цилиндр, заполненный инертным газом с добавками. При попадании частицы высоких энергий происходит ионизация, что вызывает лавинный разряд. Сигнал усиливается и регистрируется счетчиком.
Ключевые особенности конструкции:
- Анод из вольфрамовой нити диаметром 0,1–0,2 мм
- Катод в виде металлического цилиндра
- Напряжение на электродах 300–500 В
- Газовая смесь: аргон (90%) и пары спирта (10%)
Где используют такие датчики:
- Контроль радиационного фона на промышленных объектах
- Поиск утечек в рентгеновских установках
- Геологическая разведка рудных месторождений
- Проверка строительных материалов на радиоактивность
Для точных измерений выбирайте модели с компенсацией фонового излучения. Погрешность современных образцов не превышает 5–7% в диапазоне 0,05–10 мкЗв/ч.
Конструкция детектора и механизм обнаружения ионизирующих частиц
Цилиндрический корпус заполнен инертным газом (аргон, неон) под давлением 50–100 мм рт. ст., с добавкой галогенов или спиртов для гашения разряда. По оси расположен анод из вольфрамовой проволоки диаметром 0.1–0.2 мм. Катодом служит внутренняя поверхность металлического корпуса или тонкий слой меди на стеклянных стенках.
Физика процесса регистрации
При попадании частицы в газовую среду возникает ионизация. Электроны, ускоренные полем высокого напряжения (300–500 В), сталкиваются с атомами, создавая лавину вторичных ионов. Это вызывает кратковременный токовый импульс (10−6–10−4 А), фиксируемый схемой подсчета. Галогенные добавки предотвращают непрерывный разряд, обеспечивая готовность к следующему событию за 10−4 сек.
Ключевые параметры чувствительности
Эффективность регистрации γ-квантов – 1–2%, β-частиц – до 100%. Порог срабатывания для α-излучения – от 4 МэВ. Зависимость скорости счета от напряжения имеет плато протяженностью 100–200 В, где показания стабильны при колебаниях питания.
Использование детектора ионизирующего излучения в разных сферах
Бытовые дозиметры. Компактные устройства с этим датчиком измеряют радиационный фон в жилых помещениях, проверяют продукты и строительные материалы. Например, модели RADEX RD1503+ показывают уровень до 999 мкЗв/ч с точностью ±15%.
Промышленность. На атомных станциях и предприятиях с радиоактивными материалами приборы непрерывно контролируют безопасность. Установки типа СРП-88 фиксируют альфа-, бета- и гамма-излучение в диапазоне 0,1–100 мкЗв/ч.
Медицина. В рентген-кабинетах и лабораториях датчики следят за утечками излучения. Приборы серии МКС-АТ6130 используют для проверки оборудования с погрешностью не более 5%.
Научные эксперименты. В космических исследованиях модифицированные версии детектора регистрируют космические лучи. Спектрометры на базе СБМ-20 применяют в физике высоких энергий для анализа частиц.
Экологический мониторинг. Станции радиационного контроля оснащают такими сенсорами для оценки загрязнения территорий. Например, система «Кварц» измеряет фон в зонах ЧАЭС с частотой 1 раз/сек.
