اساس کار اشکارساز گایگر مولر

آشکارسازها ابزاری هستند که برای سنجش و آشکارسازی شدت و یا طیف یونیزاسیون و یا غیر یونیزاسیون به کار می‌رود. اساس کار اکثر آشکارسازها مشابه است. متناسب با این که بخواهیم چه نوع ذره‌ای را آشکار کنیم باید از آشکارسازهای خاصی استفاده کنیم.

آشکارسازهای گازی از جمله مهم ترین و پرکاربردترین آشکارسازها محسوب می‌شوند. برای اولین بار در سال 1908 آشکارسازهای گازی برای آشکارسازی اشعه توسط گایگر مولر در آزمایشگاه رادرفور استفاده شد و پس از آن برای آشکارسازی و سنجش اشعه مورد استفاده قرار می‌گیرد. آشکارساز گایگر مولر (G- M) آشکارساز گایگر نیز نامیده می‌شود. این آشکارساز، شمارنده‌ای برای ذرات بنیادی و ذرات باردار هم چنین برای سنجش اشعه ایکس، گاما، ذرات الفا و ذرات بتا نیز کاربردهای فراوان دارد.  آشکارساز گایگر از جمله آشکارسازهایی است که برای سنجش میزان آلودگی رادیواکتیو نیز استفاده می‌شود.

^{شکل 1: تصویر یک آشکارساز گایگر مولر}

 

اساس کار آشکارساز گایگر مولر

مبنای کار بدین صورت است که زمانی که یک پرتو یا ذره‌ی شتابدار در حجم گاز وارد می‌شود، یونیزه می‌شود.

اگر اختلاف پتانسیلی بین دو الکترود برقرار باشد، میدان الکتریکی در گاز ایجاد شده و نیرویی از طرف میدان به یون‌ها وارد شده و یون‌های مثبت را به الکترود منفی و یون‌های منفی را به سمت الکترود مثبت هدایت می‌کند.

 

حرکت یون‌ها منجر به تولید جریان الکتریکی لحظه‌ای می‌شود. جریان تولید شده به وسیله‌ی یک الکترومتر با حساسیت متوسط قابل اندازه گیری است. شدت جریان تولید شده به عواملی از جمله اختلاف پتانسیل الکترودها، فاصله‌ی دو الکترود، نوع گاز، حجم گاز، فشار و دمای گاز بستگی دارد که از بین این عوامل اختلاف پتانسیل بین دو الکترود مهم ترین عامل تأثیرگذار در شدت جریان است.

 

اگر ولتاژی بین دو الکترود برقرار نباشد. یون‌ها در محیط گازی ترکیب شده و اتم یا مولکول خنثی ایجاد شده و جریانی حاصل نمی‌شود. هر نوع گازی را می‌توان در آشکارسازهای گایگر استفاده کرد، البته همان طور که گفته شد نوع گاز نیز در سنجش و آشکارسازی ذرات با ایجاد جریان مۆثر است. هوا و کلر از جمله گازهایی هستند که بهتر است در این آشکارسازها استفاده می‌شوند.

^{شکل2: تصویر اجزاء درونی آشکارساز گایگر مولر}

 

آشکارساز گایگر مولر قادر است حتی با وجود یک زوج یون در محیط گازی جریان و پالس ایجاد کند. بنابراین اگر اشعه‌ای وارد حجم گازی آشکارساز وارد شود حتماً شمرده خواهد شد. پالس‌های تشکیل شده توسط این آشکارسازها ارتفاع بیشتری نسبت به بسیاری از انواع دیگری از آشکارسازهای دارند و هم چنین نیازی به استفاده‌ی تقویت کننده در آشکارسازهای گایگر نیست.