ガイガーカウンターはどのように機能するのでしょうか?

1984 年の映画「CHUD」などのビンテージ SF やホラー映画のファンなら、登場人物が箱型のガジェットを暗闇に向け、何かの存在に警告されるたびに背筋が寒くなるのに慣れているでしょう。不気味な魔物による、まだ見ぬ放射性の怪物。

実際、ガイガーカウンターは古い映画ではおなじみの小道具なので、脚本家の頭の中にだけ存在する発明か、あるいは消え去った時代遅れのテクノロジーだと考えるのも無理はありません。人々が裏庭に原爆シェルターを建てることをやめたときの流行。

しかし実際には、科学および工学の世界ではガイガーカウンターとして知られているガイガーカウンターは、さまざまな環境で放射線を検出するために今でも頻繁に使用されている実際の装置です。最も一般的に使用されているポータブル放射線測定器だそうです。

この技術の起源は、ドイツの物理学者が 1908 年のノーベル化学賞受賞者の助手として働いていた 1900 年代初頭に遡ります。ラザフォードは、原子にはさらに小さな粒子の核が含まれており、核は崩壊してそれらの粒子を放出できるという概念を開発しました。ガイガーはラザフォードと協力して放射線測定装置、つまり放射性崩壊中に原子から放出される 2 つの陽子と 2 つの中性子の組み合わせを検出するカウンターを開発しました。

ガイガーのキャリアは第一次世界大戦で中断され、ドイツ軍の砲兵として勤務しましたが、その後、教育と研究に戻りました。彼は最終的にキール大学の大学院生の一人、ヴァルター・ミュラーと協力してカウンターを改良し、アルファ粒子だけでなく他の種類の放射性粒子も検出できるようにした。彼らが作成したデバイスは、現在使用されているテクノロジーとほぼ同じです。

ガイガーカウンターはどのように機能しますか?

A は比較的単純で安価なデバイスで、通常は 2 つの電極を含む密閉チャンバー内の低圧ガスで構成されます。放射線がカウンターに到達すると、ガスがイオン化され、原子からマイナスに帯電したものが解放され、残った原子の一部から生成されます。高電圧の電荷が電極に印加されると、自由電子がアノードと呼ばれる正極に移動します。

電極に高電圧が印加されるため、陽極近くには電場が非常に強い領域があり、一次電子が陽極に近づくと二次電子の「なだれ」が発生すると、原子力工学助教授は説明する。ペンシルベニア州立大学、電子メールで。

「放射線によってどれだけ一次電荷が生成されたとしても、この『ガス増幅』により非常に多くの電荷が生成される」とフラスカ氏は書いている。 「この電荷が電極に集められると、検出器によって大きな電気パルスが生成されます。これらのパルスは数ボルトと大きいため、追加の信号増幅器は必要ありません。」

ガイガーカウンターがカチカチ音を立てるのはなぜですか?

これらのパルスは、放射性粒子がデバイスに侵入し、イオンと電子を分離するときに聞こえるカチッという音を発生させます。聞こえるクリック音の数は、これが 1 分間に何回発生したかを示します。さらに、通常はカウントを示す があります。

ガイガーカウンターで計測される放射線量は、1時間あたりの被ばく量をマイクロシーベルトという単位で表します。 (1 シーベルトは 1,000 ミリシーベルトと 100 万マイクロシーベルトです。) したがって、ガイガーカウンターが毎時 0.25 マイクロシーベルトを示した場合、1 時間に 0.25 マイクロシーベルトの放射線が検出されたことを意味します。ガイドとして使用するための基本的な数値: ロイター通信によると、単臓器CTスキャンでは約6,900マイクロシーベルトの放射線量が得られ、一方、ピュアアース通信によると、被ばくと重度の放射線中毒を示し、死に至る可能性があるという。

NRC によると、ガイガーカウンターをオンにすると、通常、どこにいてもすぐにカチッという音が聞こえます。それは、太陽、土壌中の天然ウラン、特定の種類の岩石、天然放射性ガスなどから生じる天然物によるものです。

利用可能なものは多数ありますが、ガイガーカウンターはかなり前から存在する非常に単純なテクノロジーであり、現在ではかなり安価であり、 によると、100 ドル未満のローエンドの消費者向けバージョンもいくつか市場に出ています。

「GM（ガイガーミュラー計数管）は他の場所で、特に放射線の種類やエネルギーを区別する必要のない低コストのソリューションが必要な場合に使用されます」と同氏は電子メールで説明している。

多くの業界では現在でも監視などにガイガーカウンターが使用されています。国土安全保障省によると、法執行機関職員は、の輸送を検出するためにこの装置の高度なバージョンを使用する可能性があり、多くが同様に携帯している。日本では、2011 年の福島第一原子力発電所の事故後、個人用ガイガーカウンターが売れ筋商品になりました。探鉱者が他の鉱物を見つけるためにも使用されます。

しかし、ガイガーカウンターにも限界があります。 「GMカウンターは本質的に、どのタイプの粒子がパルスを引き起こしたか、さらには粒子のエネルギーさえも識別することができない」とLANLは書いている。 「すべての相互作用が同じパルス強度を生成するため、設置されたネズミ捕りを考えてください。ネズミ捕りを仕掛けると、ネズミが原因であるか人間の足が原因であるかに関係なく、同じ反応が生成されます。ただし、結果は大きく異なる可能性があります。」