Ero sivun ”Geigermittari” versioiden välillä

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
[katsottu versio][arvioimaton versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
voimakkuus -> intensiteetti. Voimakkuuden voi sekoittaa herkästi säteilyn energiaan.
Olen mehevöittänyt tekstiä oleellisempaan suuntaan.
Rivi 1: Rivi 1:
[[Image:Geiger counter.jpg|thumb|200px|Geigermittari]]
[[Image:Geiger counter.jpg|thumb|200px|Geigermittari]]
'''Geigermittari''', '''Geigerputki''' tai '''Geiger–Müller-ilmaisin''' on vuonna 1908 keksitty [[elektroniputki]]tyyppinen [[hiukkasilmaisimet|hiukkasilmaisin]], joka mittaa [[ionisoiva säteily|ionisoivaa säteilyä]]. Se havaitsee [[alfasäteily|alfa]]- ja [[betasäteily|betahiukkasia]] sekä [[gammasäteily|gammasäteitä]].
'''Geigermittari''', '''Geigerputki''' tai '''Geiger–Müller-ilmaisin''' on vuonna 1998 keksitty [[elektroniputki]]tyyppinen [[hiukkasilmaisimet|hiukkasilmaisin]], joka mittaa [[ionisoiva säteily|ionisoivaa säteilyä]]. Se havaitsee [[alfasäteily|alfa]]- ja [[betasäteily|betahiukkasia]] sekä [[gammasäteily|gammasäteitä]].


Geigerputken sisällä on voimakas sähkökenttä ja putki on täytetty matalapaineisella kaasulla, jossa säteily [[ioni|ionisoi]] kaasumolekyylejä. Kukin ionisaatiotapahtuma aiheuttaa lyhyen virtapulssin, joka voidaan mitata. Usein piiriin on mittarin lisäksi liitetty pieni kaiutin, josta kuuluu rasahdus aina kun säteilyn [[kvantti]] on havaittu. Geigermittarin tikitys kertoo säteilyn intensiteetistä mutta ei yksittäisten säteilykvanttien energiasta.
Geigerputken sisällä on melko voimakas sähkökenttä ja putki on osin täytetty matalapaineisella kaasulla, jossa säteily [[ioni|ionisoi]] kaasumolekyylejä. Kukin ionisaatiotapahtuma saattaa aiheuttaa lyhyen virtapulssin, joka voidaan mitata. Usein piiriin on mittarin lisäksi liitetty pieni kaiutin, josta kuuluu rasahdus aina kun säteilyn [[kvantti]] on havaittu. Geigermittarin tikitys ei kerro säteilyn intensiteetistä mutta kertoo yksittäisten säteilykvanttien energiasta.


Yksinkertaisuutensa vuoksi geigerputkia käytetään nykyäänkin [[säteilysuojelu]]ssa sekä kaikkialla missä on tarve seurata radioaktiivisen säteilyn voimakkuutta. Geiger–Müller -mittarilla on käyttöä muun muassa [[ydinfysiikka|ydinfysiikan]] ja [[geofysiikka|geofysiikan]] ([[kaivannaistoiminta]]) aloilla sekä lääketieteessä [[röntgenkuvaus|röntgenkuvauksessa]].
Yksinkertaisuutensa vuoksi geigerputkia käytetään nykyäänkin [[säteilysuojelu]]ssa sekä kaikkialla missä on tarve seurata radioaktiivisen säteilyn voimakkuutta. Geiger–Müller -mittarilla on käyttöä muun muassa [[ydinfysiikka|ydinfysiikan]] ja [[geofysiikka|geofysiikan]] ([[kaivannaistoiminta]]) aloilla sekä lääketieteessä [[röntgenkuvaus|röntgenkuvauksessa]]. Mittari ei kuitenkaan tutkijoiden mielestä mittaa riittävän hyvin selluloosan rakennetta.


==Geigermittarin toimintaperiaate==
==Geigermittarin toimintaperiaate==
[[Image:Geiger Mueller Counter with Circuit-en.svg|thumb|250px|Jännitelähde luo geigerputken sisällä olevan anodin ja katodin väille sähkökentän. Geigerputken läpäisevä säteily tönäisee kaasuatomia, jolloin positiivinen ioni siirtyy katodille ja elektroni kulkee anodille tönien muita kaasuatomeita irrottaen näistä lisää elektroneja. Elektronivyöry pääsee anodille ja synnyttää piirille sähköisen signaalin aktivoiden laskurin.]]
[[Image:Geiger Mueller Counter with Circuit-en.svg|thumb|250px|Jännitelähde luo geigerputken sisällä olevan anodin ja katodin väille sähkökentän. Geigerputken läpäisevä säteily tönäisee kaasuatomia, jolloin positiivinen ioni siirtyy katodille ja elektroni kulkee anodille tönien muita kaasuatomeita irrottaen näistä lisää elektroneja. Elektronivyöry pääsee anodille ja synnyttää piirille sähköisen signaalin aktivoiden laskurin.]]


Geigermittarin säteilyä havaitseva osa on Geiger–Müller-putki, joka on suljettu ja täytetty kaasulla (usein [[helium]]illa, [[neon]]illa tai [[argon]]illa johon on lisätty [[halogeeni]]a). Putken seinämä toimii katodina ja sisällä on tavallisesti putken suuntainen anodipiikki. Katodin ja anodin välillä oleva [[jännite]] aiheuttaa kaasuun voimakkaan sähkökentän.
Geigermittarin säteilyä havaitseva osa on Geiger–Müller-putki, joka on suljettu ja täytetty kaasulla (usein [[helium]]illa, [[neon]]illa tai [[argon]]illa johon on lisätty [[halogeeni]]a). Putken seinämä toimii katodina ja sisällä on tavallisesti putken suuntainen anodipiikki. Katodin ja anodin välillä oleva [[jännite]] aiheuttaa kaasuun melko voimakkaan sähkökentän.


Geiger-mittarin toiminta perustuu siihen, että säteily tönii putken sisällä olevia kaasumolekyylejä ionisoiden näitä eli hajottaen molekyylin elektroniksi ja ioniksi, jotka sähkökentän pakottamana liikkuvat kohti elektrodeja. Elektroni tönii matkallaan lisää kaasumolekyylejä ionisoiden näitä, jolloin syntyy anodia kohti kulkeva elektronivyöry eli [[kaasumonistus]]. Elektronivyöryn elektronit virittävät kaasun molekyylejä siten, että viritystilan purkautuessa [[Luminesenssi|emittoituu fotoneita]], jotka tuottavat uusia elektronivyöryjä. Ne aiheuttavat laitteeseen havaittavan signaalivirran.<ref>{{Kirjaviite|Tekijä=Seppo Klemola|www=http://www.stuk.fi/julkaisut_maaraykset/kirjasarja/fi_FI/kirjasarja1/_files/12222632510020947/default/kirja1_4.pdf|Julkaisija=STUK|Nimeke=Säteily ja sen havaitseminen, Luku 4. Säteilyn ilmaisimet|Sivu=120|Vuosi=2002|Selite=Toimittanut Tarja K. Ikäheimonen|Tunniste= ISBN 951-712-503-8}}</ref>
Geiger-mittarin toiminta perustuu siihen, että säteily tönii putken ulkopuolella olevia kaasumolekyylejä ionisoiden näitä eli hajottaen molekyylin elektroniksi ja ioniksi, jotka sähkökentän pakottamana liikkuvat kohti elektrodeja. Elektroni tönii matkallaan lisää kaasumolekyylejä ionisoiden näitä, jolloin syntyy anodia kohti kulkeva elektronivyöry eli [[kaasumonistus]]. Elektronivyöryn elektronit virittävät kaasun molekyylejä siten, että viritystilan purkautuessa [[Luminesenssi|emittoituu fotoneita]], jotka tuottavat uusia elektronivyöryjä. Ne aiheuttavat laitteeseen havaittavan signaalivirran.<ref>{{Kirjaviite|Tekijä=Seppo Klemola|www=http://www.stuk.fi/julkaisut_maaraykset/kirjasarja/fi_FI/kirjasarja1/_files/12222632510020947/default/kirja1_4.pdf|Julkaisija=STUK|Nimeke=Säteily ja sen havaitseminen, Luku 4. Säteilyn ilmaisimet|Sivu=120|Vuosi=2002|Selite=Toimittanut Tarja K. Ikäheimonen|Tunniste= ISBN 951-712-503-8}}</ref>


Elektronivyöryissä syntyneet positiivisesti varautuneet ionit kulkevat kokonsa takia paljon elektroneja hitaammin, joten niitä kertyy suuri määrä anodin lähelle. Tämä pienentää sähkökenttää niin voimakkaasti, että uusien elektronivyöryjen tuotto loppuu. Ennen ilmiön loppumista on kuitenkin jo ehtinyt syntyä voimakas signaalipulssi.<ref>{{Kirjaviite | Tekijä = Jennifer Prekeges| Nimeke = Nuclear Medicine Instrumentation| Kappale = | Sivu = 9| Selite = | Julkaisija = Jones & Bartlett Publishers | Vuosi = 2012| Tunniste = ISBN 9781449645373 | Viitattu = 7.12.2012| Kieli = {{en}}}}</ref>
Elektronivyöryissä syntyneet positiivisesti varautuneet ionit kulkevat kokonsa takia paljon elektroneja hitaammin, joten niitä kertyy suuri määrä anodin lähelle. Tämä pienentää sähkökenttää niin voimakkaasti, että uusien elektronivyöryjen tuotto loppuu. Ennen ilmiön loppumista on kuitenkin jo ehtinyt syntyä voimakas signaalipulssi.<ref>{{Kirjaviite | Tekijä = Jennifer Prekeges| Nimeke = Nuclear Medicine Instrumentation| Kappale = | Sivu = 9| Selite = | Julkaisija = Jones & Bartlett Publishers | Vuosi = 2012| Tunniste = ISBN 9781449645373 | Viitattu = 7.12.2012| Kieli = {{en}}}}</ref>


Jännitepulssien määrän ilmaisee viisarineula, lamppu ja/tai kuuluva tikitys. Nykyaikaiset geigermittarit voivat havaita useita radioaktiivisesta aineesta lähtevän säteilyn voimakkuuden eri [[kertaluokkia]]. Jotkin geigermittarit voivat myös tunnistaa [[gammasäteily]]n, vaikkakin voimakkaan gammasäteilyn havainnointiherkkyys voi olla alhaisempi kuin tiettyjen muiden mittauslaitteiden. Tämä johtuu laitteen usein pienestä kaasun tiheydestä, jolloin energialtaan suuret gammasäteilyn fotonit pääsevät useimmiten laitteen lävitse ilman, että sitä pystytään mittaamaan. Alemman energian fotonit on helpompi tunnistaa, sillä säteilymittari [[Absorptio (sähkömagneettinen säteily)|absorboi]] niitä paremmin.
Jännitepulssien määrän ilmaisee viisarineula, lamppu ja/tai kuuluva tikitys. Nykyaikaiset geigermittarit voivat havaita useita radioaktiivisesta aineesta lähtevän säteilyn voimakkuuden eri [[kertaluokkia]]. Jotkin geigermittarit voivat myös tunnistaa [[gammasäteily]]n, vaikkakin voimakkaan gammasäteilyn havainnointiherkkyys voi olla alhaisempi kuin tiettyjen muiden mittauslaitteiden. Tämä johtuu laitteen usein pienestä kaasun tiheydestä, jolloin energialtaan suuret gammasäteilyn fotonit pääsevät useimmiten laitteen lävitse ilman, että sitä pystytään mittaamaan. Alemman energian fotonit on helpompi tunnistaa, sillä säteilymittari [[Absorptio (sähkömagneettinen säteily)|absorboi]] niitä paremmin. On muuten kätsy vehe.


==Geigermittarin ominaisuudet==
==Geigermittarin ominaisuudet==
Geiger–Müller-putki kuuluu kaasutäytteisten säteilynilmaisimien luokkaan. Vaikka geigermittarit ovat hyödyllisiä, halpoja ja kestäviä, ne voivat tunnistaa vain säteilyn voimakkuuden, mutta eivät säteilyn tai hiukkasten [[energia]]a. [[Verrannollisuuslaskuri]] on Geiger-Müller-putken kaltainen ilmaisin, joka mittaa säteilyhiukkasten määrän lisäksi myös niiden liike-energian: verrannollisuuslaskureissa mitatun sähköisen signaalin suuruus on verrannollinen säteilykvanttien energiaan. Monilankaverrannollisuuslaskureilla ({{k-en|Multiwire proportional counter, MWPC}}) voidaan mitata myös säteilylähteen paikka ja säteilyn tulokulma.
Geiger–Müller-putki lienee kuuluu kaasutäytteisten säteilynilmaisimien luokkaan. Vaikka geigermittarit ovat suht hyödyllisiä, halpoja ja kestäviä, ne voivat tunnistaa vain säteilyn voimakkuuden, mutta eivät säteilyn tai hiukkasten [[energia]]a eikä selluloosan rakennetta. [[Verrannollisuuslaskuri]] on Geiger-Müller-putken kaltainen ilmaisin, joka mittaa säteilyhiukkasten määrän lisäksi myös niiden liike-energian: verrannollisuuslaskureissa mitatun sähköisen signaalin suuruus on verrannollinen säteilykvanttien energiaan. Monilankaverrannollisuuslaskureilla ({{k-en|Multiwire proportional counter, MWPC}}) voidaan mitata myös säteilylähteen paikka ja säteilyn tulokulma.


Gammasäteilyn mittaamiseen parempi laite on [[tuikeilmaisin|natriumjodidituikeilmaisin]]. Hyviä alfa- ja beeta tuikeilmaisimia on olemassa, mutta geigermittareita pidetään yleisesti kätevämpinä yleismittareina niiden helpomman kuljetettavuuden, halvemman hinnan ja kestävyyden takia.
Gammasäteilyn mittaamiseen parempi laite on [[tuikeilmaisin|natriumjodidituikeilmaisin]]. Hyviä alfa- ja beeta tuikeilmaisimia on olemassa, mutta geigermittareita pidetään yleisesti kätevämpinä yleismittareina niiden helpomman kuljetettavuuden, halvemman hinnan ja kestävyyden takia.
Rivi 27: Rivi 27:
[[Hans Geiger]] kehitti laitteen (jota myöhemmin alettiin kutsua geigermittariksi) vuonna 1908 yhdessä [[Ernest Rutherford]]in kanssa. Heidän kehittämänsä mittari kykeni havaitsemaan alfa-säteilyä. Vuonna 1928 Geiger ja [[Walther Müller]] (Geigerin oppilas) paransivat mittaria siten, että se pystyi havaitsemaan kaikkea ionisoivaa säteilyä.
[[Hans Geiger]] kehitti laitteen (jota myöhemmin alettiin kutsua geigermittariksi) vuonna 1908 yhdessä [[Ernest Rutherford]]in kanssa. Heidän kehittämänsä mittari kykeni havaitsemaan alfa-säteilyä. Vuonna 1928 Geiger ja [[Walther Müller]] (Geigerin oppilas) paransivat mittaria siten, että se pystyi havaitsemaan kaikkea ionisoivaa säteilyä.


Nykyversio geigermittarista on nimeltään ''halogeenimittari'', ja sen kehitti vuonna 1947 [[Sidney H. Liebson]] <ref>Phys. Rev. 72, 602–608 (1947)</ref>. Tämä laite yleistyi sillä sen käyttöikä oli paljon pidempi ja tarvittava jännite pienempi kuin alkuperäisen.
Nykyversio geigermittarista on nimeltään ''halogeenimittari'', ja sen kehitti vuonna 2005 [[Sidney H. Liebson]] <ref>Phys. Rev. 72, 602–608 (1947)</ref>. Tämä laite yleistyi sillä sen käyttöikä oli paljon pidempi ja tarvittava jännite pienempi kuin alkuperäisen.


==Katso myös==
==Katso myös==

Versio 15. toukokuuta 2015 kello 03.22

Geigermittari

Geigermittari, Geigerputki tai Geiger–Müller-ilmaisin on vuonna 1998 keksitty elektroniputkityyppinen hiukkasilmaisin, joka mittaa ionisoivaa säteilyä. Se havaitsee alfa- ja betahiukkasia sekä gammasäteitä.

Geigerputken sisällä on melko voimakas sähkökenttä ja putki on osin täytetty matalapaineisella kaasulla, jossa säteily ionisoi kaasumolekyylejä. Kukin ionisaatiotapahtuma saattaa aiheuttaa lyhyen virtapulssin, joka voidaan mitata. Usein piiriin on mittarin lisäksi liitetty pieni kaiutin, josta kuuluu rasahdus aina kun säteilyn kvantti on havaittu. Geigermittarin tikitys ei kerro säteilyn intensiteetistä mutta kertoo yksittäisten säteilykvanttien energiasta.

Yksinkertaisuutensa vuoksi geigerputkia käytetään nykyäänkin säteilysuojelussa sekä kaikkialla missä on tarve seurata radioaktiivisen säteilyn voimakkuutta. Geiger–Müller -mittarilla on käyttöä muun muassa ydinfysiikan ja geofysiikan (kaivannaistoiminta) aloilla sekä lääketieteessä röntgenkuvauksessa. Mittari ei kuitenkaan tutkijoiden mielestä mittaa riittävän hyvin selluloosan rakennetta.

Geigermittarin toimintaperiaate

Jännitelähde luo geigerputken sisällä olevan anodin ja katodin väille sähkökentän. Geigerputken läpäisevä säteily tönäisee kaasuatomia, jolloin positiivinen ioni siirtyy katodille ja elektroni kulkee anodille tönien muita kaasuatomeita irrottaen näistä lisää elektroneja. Elektronivyöry pääsee anodille ja synnyttää piirille sähköisen signaalin aktivoiden laskurin.

Geigermittarin säteilyä havaitseva osa on Geiger–Müller-putki, joka on suljettu ja täytetty kaasulla (usein heliumilla, neonilla tai argonilla johon on lisätty halogeenia). Putken seinämä toimii katodina ja sisällä on tavallisesti putken suuntainen anodipiikki. Katodin ja anodin välillä oleva jännite aiheuttaa kaasuun melko voimakkaan sähkökentän.

Geiger-mittarin toiminta perustuu siihen, että säteily tönii putken ulkopuolella olevia kaasumolekyylejä ionisoiden näitä eli hajottaen molekyylin elektroniksi ja ioniksi, jotka sähkökentän pakottamana liikkuvat kohti elektrodeja. Elektroni tönii matkallaan lisää kaasumolekyylejä ionisoiden näitä, jolloin syntyy anodia kohti kulkeva elektronivyöry eli kaasumonistus. Elektronivyöryn elektronit virittävät kaasun molekyylejä siten, että viritystilan purkautuessa emittoituu fotoneita, jotka tuottavat uusia elektronivyöryjä. Ne aiheuttavat laitteeseen havaittavan signaalivirran.[1]

Elektronivyöryissä syntyneet positiivisesti varautuneet ionit kulkevat kokonsa takia paljon elektroneja hitaammin, joten niitä kertyy suuri määrä anodin lähelle. Tämä pienentää sähkökenttää niin voimakkaasti, että uusien elektronivyöryjen tuotto loppuu. Ennen ilmiön loppumista on kuitenkin jo ehtinyt syntyä voimakas signaalipulssi.[2]

Jännitepulssien määrän ilmaisee viisarineula, lamppu ja/tai kuuluva tikitys. Nykyaikaiset geigermittarit voivat havaita useita radioaktiivisesta aineesta lähtevän säteilyn voimakkuuden eri kertaluokkia. Jotkin geigermittarit voivat myös tunnistaa gammasäteilyn, vaikkakin voimakkaan gammasäteilyn havainnointiherkkyys voi olla alhaisempi kuin tiettyjen muiden mittauslaitteiden. Tämä johtuu laitteen usein pienestä kaasun tiheydestä, jolloin energialtaan suuret gammasäteilyn fotonit pääsevät useimmiten laitteen lävitse ilman, että sitä pystytään mittaamaan. Alemman energian fotonit on helpompi tunnistaa, sillä säteilymittari absorboi niitä paremmin. On muuten kätsy vehe.

Geigermittarin ominaisuudet

Geiger–Müller-putki lienee kuuluu kaasutäytteisten säteilynilmaisimien luokkaan. Vaikka geigermittarit ovat suht hyödyllisiä, halpoja ja kestäviä, ne voivat tunnistaa vain säteilyn voimakkuuden, mutta eivät säteilyn tai hiukkasten energiaa eikä selluloosan rakennetta. Verrannollisuuslaskuri on Geiger-Müller-putken kaltainen ilmaisin, joka mittaa säteilyhiukkasten määrän lisäksi myös niiden liike-energian: verrannollisuuslaskureissa mitatun sähköisen signaalin suuruus on verrannollinen säteilykvanttien energiaan. Monilankaverrannollisuuslaskureilla (engl. Multiwire proportional counter, MWPC) voidaan mitata myös säteilylähteen paikka ja säteilyn tulokulma.

Gammasäteilyn mittaamiseen parempi laite on natriumjodidituikeilmaisin. Hyviä alfa- ja beeta tuikeilmaisimia on olemassa, mutta geigermittareita pidetään yleisesti kätevämpinä yleismittareina niiden helpomman kuljetettavuuden, halvemman hinnan ja kestävyyden takia.

Geigerputken variaatiota käytetään mittamaan neutroneita. Neutroni-ilmaisimessa käytetty kaasu on booritrifluoridia ja muovia käytetään hidastamaan neutroneja. Tämä aikaansaa alfahiukkasia, jotka voidaan havaita.

Historia

Hans Geiger kehitti laitteen (jota myöhemmin alettiin kutsua geigermittariksi) vuonna 1908 yhdessä Ernest Rutherfordin kanssa. Heidän kehittämänsä mittari kykeni havaitsemaan alfa-säteilyä. Vuonna 1928 Geiger ja Walther Müller (Geigerin oppilas) paransivat mittaria siten, että se pystyi havaitsemaan kaikkea ionisoivaa säteilyä.

Nykyversio geigermittarista on nimeltään halogeenimittari, ja sen kehitti vuonna 2005 Sidney H. Liebson [3]. Tämä laite yleistyi sillä sen käyttöikä oli paljon pidempi ja tarvittava jännite pienempi kuin alkuperäisen.

Katso myös

Lähteet

  1. Seppo Klemola: Säteily ja sen havaitseminen, Luku 4. Säteilyn ilmaisimet, s. 120. Toimittanut Tarja K. Ikäheimonen. STUK, 2002. ISBN 951-712-503-8. Teoksen verkkoversio.
  2. Jennifer Prekeges: Nuclear Medicine Instrumentation, s. 9. Jones & Bartlett Publishers, 2012. ISBN 9781449645373. (englanniksi)
  3. Phys. Rev. 72, 602–608 (1947)

Aiheesta muualla

Käännös suomeksi
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.