Eine Tube von Geiger-Müller (oder GM Tube) sind das Abfragungselement eines Geigerzähler-Instrumentes, das eine einzelne Partikel der ionisierenden Strahlung entdecken, und normalerweise einen hörbaren Klick für jeden erzeugen kann. Es wurde für Hans Geiger genannt, der das Gerät 1908 und Walther Müller erfunden hat, der mit Geiger im Entwickeln davon weiter 1928 zusammengearbeitet hat. Es ist ein Typ des gasartigen Ionisationsdetektors.

Der Geigerzähler wird manchmal als ein Hardware-Zufallszahlengenerator verwendet.

Beschreibung und Operation

Eine Tube von Geiger-Müller besteht aus einer Tube, die mit einem Unterdruck- träges Benzin wie Helium, Neon oder Argon (gewöhnlich Neon), in einigen Fällen in einer Einpferchen-Mischung, und einem organischen Dampf oder einem Halogen-Benzin gefüllt ist. Die Tube enthält Elektroden, zwischen denen es einen potenziellen Unterschied von mehreren hundert Volt, aber kein aktuelles Fließen gibt. Die Wände der Tube sind entweder völlig metallen oder haben ihre mit einem Leiter angestrichene Innenoberfläche, um die Kathode zu bilden, während die Anode eine Leitung ist, die auf das Zentrum der Tube verzichtet.

Wenn ionisierende Strahlung die Tube durchführt, werden einige der Gasmoleküle ionisiert, positiv beladene Ionen und Elektronen schaffend. Das starke elektrische durch die Elektroden der Tube geschaffene Feld beschleunigt die Ionen zur Kathode und den Elektronen zur Anode. Die Ion-Paare gewinnen genügend Energie, weitere Gasmoleküle durch Kollisionen unterwegs zu ionisieren, eine Lawine von beladenen Partikeln schaffend.

Das läuft auf einen kurzen, intensiven Puls des Stroms hinaus, der (oder Kaskaden) von der negativen Elektrode bis die positive Elektrode geht und gemessen oder aufgezählt wird.

Die meisten Entdecker schließen einen Audioverstärker ein, die einen hörbaren Klick auf der Entladung erzeugen. Die Zahl von Pulsen misst pro Sekunde die Intensität des Strahlenfeldes. Einige Geigerzähler zeigen eine Aussetzungsrate (z.B mR/h), aber das bezieht sich leicht auf eine Dosis-Rate nicht, weil das Instrument zwischen der Radiation von verschiedenen Energien nicht unterscheidet.

Plateau von Geiger

Das Plateau von Geiger ist die Stromspannungsreihe, in der der Geigerzähler funktioniert. Wenn eine GM Tube zu einer unveränderlichen Strahlenquelle und der angewandten von der Null vergrößerten Stromspannung ausgestellt wird, zuerst nimmt die Rate der Zählung schnell zu; an einer bestimmten Stromspannung wird die Rate der Zunahme flach (nur sich um einiges Prozent für jede 100-Volt-Zunahme ändernd).

Abhängig von den Eigenschaften der spezifischen Tube (Hersteller, Größe, Gastyp usw.) kann sich die genaue Stromspannungsreihe ändern. In diesem Plateau-Gebiet ist der potenzielle Unterschied im Schalter stark genug, um das ganze Benzin innerhalb der Tube, nach dem Auslösen durch die eingehende ionisierende Strahlung (Alpha, Beta oder Gammastrahlung) zu ionisieren. Unter dem Plateau ist die Stromspannung nicht hoch genug, um ganze Entladung zu verursachen; eine beschränkte Lawine von Townsend ist das Ergebnis und die Tube-Taten als ein proportionaler Schalter, wo die Produktionspulsgröße von der anfänglichen durch die Radiation geschaffenen Ionisation abhängt. Höhere Stromspannungen geben eine der anfänglichen Ionisationsenergie unabhängige Pulsgröße. Wenn die angewandte Stromspannung zu hoch ist, wird eine dauernde Glühen-Entladung gebildet, und die Tube kann Radiation nicht entdecken.

Das Plateau ließ eine geringe Neigung durch die vergrößerte Empfindlichkeit zur niedrigen Energieradiation wegen der vergrößerten Stromspannung auf dem Gerät verursachen. Normalerweise, wenn eine Partikel in die Tube eingeht und eines der Gasatome ionisiert, kommt die ganze Ionisation des Benzins vor. Sobald eine niedrige Energiepartikel in den Schalter eingeht, ist es möglich, dass die kinetische Energie zusätzlich zur potenziellen Energie der Stromspannung für die zusätzliche Ionisation ungenügend ist, um vorzukommen, und so die Ion-Wiedervereinigungen. An höheren Stromspannungen, der Schwelle für die minimalen Strahlenniveau-Fälle, so die Empfindlichkeitsanstiege des Schalters. Die Zählen-Quote für eine gegebene Strahlenquelle ändert sich ein bisschen, wie die angewandte Stromspannung geändert wird; für die Standardisierung der Antwort des Instrumentes wird eine geregelte Stromspannung verwendet, um stabile zählende Eigenschaften aufrechtzuerhalten.

GM Tuben

Für das Alpha, das Beta und die Röntgenstrahl-Entdeckung ist die übliche Form der GM Tube eine Endfenster-Tube. Dieser Typ ist so - hat genannt, weil die Tube ein Fenster an einem Ende hat, im Laufe dessen ionisierende Strahlung leicht eindringen kann. Das andere Ende hat normalerweise die elektrischen Stecker. Es gibt zwei Typen von Endfenster-Tuben: der Glasmantel-Typ und der Glimmerschiefer-Fenstertyp. Der Glasfenstertyp wird Alpha-Radiation nicht entdecken, da es unfähig ist, ins Glas einzudringen, aber gewöhnlich preiswerter ist und gewöhnlich Beta-Radiation und Röntgenstrahlen entdecken wird. Der Glimmerschiefer-Fenstertyp wird Alpha-Radiation entdecken, aber ist zerbrechlicher.

Die meisten Tuben werden Gammastrahlung, und gewöhnlich Beta-Radiation über ungefähr 2.5 MeV entdecken. Die Typen ohne Endfenster werden für das Gamma und die Röntgenstrahl-Entdeckung verwendet. Tuben von Geiger-Müller werden Neutronen nicht normalerweise entdecken, da diese das Benzin nicht ionisieren. Jedoch können neutronempfindliche Tuben erzeugt werden, der, entweder das Innere der Tube zu haben, die mit Bor angestrichen ist, oder Bor trifluoride oder Helium 3 Benzin enthalten. Die Neutronen wirken mit den Bor-Kernen aufeinander, Alphateilchen oder mit dem Helium 3 Kerne erzeugend, die Wasserstoff und Tritium-Ionen und Elektronen erzeugen. Diese beladenen Partikeln lösen dann den normalen Lawine-Prozess aus.

Obwohl die meisten Tuben Gammastrahlung entdecken werden, sind Standardtuben relativ ineffizient, weil die meisten Gammafotonen das niedrige Dichte-Benzin durchführen werden ohne, aufeinander zu wirken. Mit dem schwereren edlen Gaskrypton oder xenon für die füllen Effekten verwendet eine kleine Verbesserung, aber gewidmete Gammaentdecker dichte Kathoden von Leitungs- oder rostfreiem Stahl in fensterlosen Tuben. Die dichte Kathode wirkt dann mit dem Gammafluss aufeinander, energiereiche Elektronen erzeugend, die dann entdeckt werden.

Das Löschen und tote Zeit

Die GM ideale Tube sollte einen einzelnen Puls auf dem Zugang einer einzelnen Ionisieren-Partikel erzeugen. Es muss keine unechten Pulse geben, und muss schnell zum passiven Staat genesen. Leider für diese Voraussetzungen, wenn positive Argon-Ionen die Kathode erreichen und neutrale Argon-Atome wieder durch das Erreichen von Elektronen davon werden, können die Atome ihre Elektronen in erhöhten Energieniveaus erwerben. Diese Atome kehren dann zu ihrem Boden-Staat durch das Ausstrahlen von Fotonen zurück, die der Reihe nach weitere Ionisierung erzeugen und folglich unechte sekundäre Pulsentladungen verursachen können. Wenn nichts getan wurde, um ihm entgegenzuwirken, konnte Ionisierung sogar eskalieren, eine so genannte aktuelle "Lawine" verursachend, die, wenn verlängert, die Tube beschädigen konnte. Eine Form des Löschens der Ionisierung ist deshalb notwendig. Der Nachteil des Löschens ist, dass seit einer kurzen Zeit, nachdem ein Entladungspuls vorgekommen ist (die so genannte tote Zeit, die normalerweise ein paar Mikrosekunden ist), die Tube unempfindlich gemacht wird und so provisorisch unfähig ist, die Ankunft jeder neuen Ionisieren-Partikel zu entdecken. Das verursacht effektiv einen Verlust von Zählungen an genug hohen Raten der Zählung.

Das Außenlöschen verwendet Kontrollelektronik, um die Hochspannung zwischen den Elektroden provisorisch zu entfernen. Das Selbstlöschen oder inner löschende Tuben hört die Entladung ohne Außenhilfe, mittels der Hinzufügung eines kleinen Betrags eines organischen Polyatomdampfs wie Butan oder Vinylalkohol auf; oder wechselweise ein Halogen wie Brom oder Chlor.

Wenn ein schlechtes diatomic Benzin quencher in die Tube, die positiven Argon-Ionen während ihrer Bewegung zur Kathode eingeführt wurde, vielfache Kollisionen mit den quencher Gasmolekülen haben und ihre Anklage und eine Energie zu ihnen übertragen würde. Neutrale Argon-Atome würden dann erzeugt, und die quencher Gasionen würden reichen die Kathode gewinnen statt dessen Elektronen in aufgeregten Staaten, die durch die Foton-Emission verfallen würden, dadurch unechte Tube-Entladung wie zuvor erzeugend. Jedoch verlieren wirksame quencher Moleküle, wenn aufgeregt, ihre Energie durch die Foton-Emission, aber durch Trennung in neutrale quencher Atome nicht. Keine unechten Produktionspulse werden dann erzeugt.

Halogen-Tube

Das Halogen GM Tube wurde von Sidney H. Liebson 1947, Der Entladungsmechanismus erfunden, nutzt einen metastable Staat des trägen Gasatoms aus, um mehr sogleich ein Halogen-Molekül zu ionisieren, der Tube ermöglichend, an viel niedrigeren Stromspannungen, normalerweise 400-600 Volt statt 900-1200 Volt zu funktionieren. Dieser Typ der GM Tube ist deshalb bei weitem der grösste Teil der Standardform jetzt. Es hat ein längeres Leben als mit organischen Zusammensetzungen gelöschte Tuben, weil sich die Halogen-Ionen wiederverbinden können, während der organische Dampf durch den Entladungsprozess (das Geben der Letzteren ein Leben von ungefähr 10 Ereignissen) allmählich zerstört wird

Siehe auch

• Dosimeter
• Geigerzähler
• Gasartige Ionisationsdetektoren
• Ionisationsraum

Außenverbindungen

Patente

• H. J. Schraubenschlüssel, "gefüllte Gastube"

• G. J. Weissenberg, "entlädt Elektron Tube"

• J. A. Victoreen, "Tube von Geiger"

J. A. Victoreen, "Tube von Geiger"

Anderer

• Kommerzielle Platte der häufig gestellten Fragen bei der Auswahl von Tuben von Geiger-Müller
• Geigerzähler-Geschichte
• IAEO praktische Radiation technisches Handbuch