معلومات عن عداد جايجر

يشار إلى كاشف الإشعاع أيضا باسم “Geiger counter”، ويستخدم لاكتشاف وقياس الجسيمات في الغازات المتأينة. ويتم 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

جهاز جيجر يتكون من الكاشف الذي يعتبر الجزء الأساسي فيه، حيث يقوم بالتقاط الجسيمات المشعة والكشف عنها، ويتم ذلك عن طريق مرور هذه الجسيمات عبر أنبوب الكاشف الموجود في الجهاز.

غالبًا ما يتم ربط صوت عداد جيجر بالأسلحة النووية وتداعياتها، حيث تتيح هذه الأجهزة العبقرية مثل عداد جايجر لأي شخص اكتشاف وجود الإشعاع الضار المحتمل حوله، باستخدام قوة الإلكترونات وتفكك الذرات المشعة غير المستقرة.

على الرغم من فائدته في الحالات السابقة، يتم استخدامه أيضا للكشف عن النفايات النووية والمنتجات الثانوية، ويستخدم في محطات توليد الطاقة النووية والمستشفيات وحتى للتحكم في الألغام

يعد عداد جيجر الكاشف الأكثر شيوعية للجزيئات بيتا، وذلك لعدة أسباب

• إنها رخيصة نسبيًا، إما عند تصنيعها في المختبر أو عند استخدام مكونات تجارية متاحة.
• يكفي القليل من الإلكترونيات الخاصة لجعله يعمل، بخلاف الأنواع الأخرى .
• يتميز الإصدار الأحدث من المصابيح الهالوجينية بعمر عمل طويل جداً.

معلومات عن عداد جايجر

عداد جيجر هو جهاز يحمل اسم هانز جايجر، وهو عالم ألماني من القرن العشرين الأوائل الذي عمل على استكشاف الإشعاع. يعمل هذا الجهاز على الكشف عن الإشعاع من حولنا، ولكنه لا يمكنه تحديد مصدر الإشعاع الأصلي أو نوعه أو كمية الطاقة التي يحملها

تُستخدم عدادات Geiger للكشف عن الانبعاثاتالمشعة، التي تتكون من جزيئات بيتا وأشعة جاما الأكثر شيوعًا، حيث يتكون عداد جايجر أو كاشف الإشعاعات من أنبوب مملوء بغاز خامل يصبح موصلاً للكهرباء عندما يتعرض لجسيم عالي الطاقة .

 عند تعرض عداد جيجر للإشعاع المؤين، تخترق الجزيئات الأنبوب وتتصادم مع الغاز، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من الإلكترونات، وتخرج أيونات موجبة من الأنبوب، وتتحول الإلكترونات ذات الشحنة السالبة إلى سلك ذو جهد عالٍ .

عندما يتراكم عدد الإلكترونات حول السلك، يتم إنتاج تيار كهربائي ويؤدي ذلك إلى الإغلاق المؤقت للمفتاح ويتم تسجيل نبضة كهربائية على العداد، إما بشكل صوتي كنقرة تزداد شدتها مع زيادة الإشعاع المؤين، أو بشكل مرئي عن طريق 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 .

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 .

تتمثل الفرصة في هذه الحالة في السلك الموصل الذي يجذب الإلكترونات المشحونة سالبا، وعندما تتوقف جسيمات الإشعاع المشعة وتقطع الإلكترونات المجاورة، يتم تكوين شحنة كافية لإنشاء نبض ومن ثم “نقرة” على الكاشف، وتعني كل نقرة تحلل جسيم واحد، وبالتالي كلما زادت النقرات زاد عدد الجسيمات وبالتالي زاد الإشعاع .

يتم النقر في العادة حوالي 50 مرة في الدقيقة، ولكن في موقع اختبار قنبلة نووية، يمكن أن يصل النقر إلى أكثر من 50 مرة في الثانية، ويحتوي الجزء الآخر من عداد جيجر على الميناء الذي يشير إلى مستوى الإشعاع، ومكبر الصوت لنقل النقرات والبطارية .  

عداد جايجر مولر

يتم اكتشاف جهاز قياس الإشعاع النووي (جيجر) عن طريق قياس انبعاث الإشعاع المؤين لجسيمات ألفا وبيتا وأشعة جاما، ويتكون جهاز الجيجر من عنصرين رئيسيين

• 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.

عداد جايجر و جسيمات بيتا و أشعة جاما

ينقسم الإشعاع إلى ثلاثة أنواع رئيسية هي الألفا والبيتا والجاما. تتحرك جسيمات الألفا ببطء ولا يمكنها السفر لمسافات بعيدة. أما جسيمات البيتا، فهي قادرة على السفر لمسافات أبعد. أما الإشعاع الجاما، فيمكنه السفر لمسافات طويلة واختراق عدة أمتار من الخرسانة الصلبة. إنها أحد أنواع الإشعاع المؤينة الأكثر خطورة لأنه يمكنه اختراق الجسم وتسبب أضرارا جسيمة للذرات داخل خلايا الجسم البشري .

لكشف جزيئات بيتا، يجب ترك فتحات في الكاشف للسماح بدخول الجسيمات، وهناك ثلاثة أنواع من أجهزة كشف الإشعاع (جيجر أو عداد الإشعاع) لقياس النشاط الإشعاعي

• مقياس الإشعاع ألفا .
• متر للكشف عن النشاط الإشعاعي للألفا والبيتا والجاما .
• مقياس الإشعاع للبشر .

هذا هو السبب في ضبط عداد جيجر عادة لاكتشاف جزيئات بيتا وأشعة جاما بأفضل طريقة، حيث لديها أكبر قدرة على إلحاق 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 .

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 .

أنواع عداد جايجر

تم تصميم جهاز جايجر كاملاً باستخدام تصميم أنبوب جايجر (أنبوب كاشف للإشعاع مليء بالغاز، وعادةً ما يكون بشكل غلاف أسطواني خارجي ومنطقة مليئة بالغاز مختومة بسلك رفيع في المنتصل)، ويمكن تصنيفه بشكل عام إلى نوعين:

• نافذة النهاية : سيتم تجهيز هذا النوع من الأنابيب بنافذة صغيرة في إحدى نهايتيه، وستكون هذه النافذة مفيدة في حركة الجزيئات القابلة للتحرك بسهولة .
• بدون نوافذ  : يتميز هذا النوع من الأنابيب بعدم وجود نوافذ، وبسمك يتراوح بين 1 إلى 2 ملم، ويستخدم للكشف عن الإشعاعات ذات الاختراقية العالية، كما يوحي اسمه .