Sugárzásmérő számlálócsövek

Az ionizációs kamra a gáztöltésű detektorok családjába tartozó eszköz, amely az ionizáló sugárzások (alfa-, béta- és gamma-sugárzás) kimutatására és mérésére alkalmas. Az ionizációs kamra felépítése elviekben megegyezik a kondenzátorokéval: két fémlemezből, az anódból és a katódból áll, amelyek egymással párhuzamosak, illetve az egyik elektród hengeresen veszi körül a fémrúdból vagy -drótból kialakított másikat. A két elektród közötti térrészt az érzékelni kívánt sugárzás kvantumenergiájához igazodó gáz (pl. levegő vagy argon) tölti ki.

Az anód és a katód közé nagyfeszültséget kapcsolnak. A detektorba jutó ionizáló sugárzás az addig szigetelő töltőgáz atomjaiból szabad elektronokat és ionokat kelt, amelyek az elektromos térben felgyorsulnak, és a megfelelő polaritású elektródba ütközve mérhető áramimpulzust hoznak létre.

Mivel a nagyságrendileg 100 V-os feszültségnek köszönhetően a gázban keltett összes elektron eléri az anódot, a keltett áramimpulzus arányos azzal az energiával, amelyet a sugárzás a detektornak lead.

A proporcionális számlálók felépítése nagyban hasonlít az ionizációs kamrákéhoz, azonban a csőre kapcsolt magasabb feszültség (200–600 V) következtében a keletkező elektronok annyira felgyorsulnak, hogy a gázatomokkal ütközve másodlagos elektronokat keltenek. Az így létrejövő elektronlavina az anód kis környezetében jön létre, emiatt a keltett áramimpulzus független az eredeti ionizáció helyétől, valamint továbbra is arányos a beérkező sugárzás energiájával. A proporcionális számlálók fontos szerepet töltenek be a sugárvédelemben, ugyanis nemcsak a részecskék energiáját képesek mérni, hanem az alfa- és a béta-sugárzás megkülönböztetésére is képesek. Ráadásul a keltett áramimpulzusok a mechanizmusból eredően nagyobbak és könnyebben mérhetők, mint az ionizációs kamránál.

A Geiger–Müller-számlálók a fenti karakterisztika platószerű tartományában (800–1000 V) üzemelnek. Itt a beérkező részecskék önálló gázkisülést hoznak létre, azaz a másodlagos elektronok is újabb elektronokat keltenek az anódba ütközés előtt. Ekőzben ultraibolya sugárzás is keletkezik, amely a távoli helyeken is ionizálja a csövet kitöltő gázt. Ezáltal a (beérkező sugárzás típusától és energiájától független) kisülés az egész csövön végigterjed, és csak azt követően szűnik meg, hogy a radiálisan kifelé haladó ionfelhő árnyékoló hatása kellően lecsökkenti az elektromos teret (ezt a kioltási mechanizmust adott esetben a gázhoz kevert halogének segítik).

A Geiger–Müller-számlálóban az áramimpulzusok egységesek, és külön erősítés nélkül is könnyedén detektálhatók. Energiamérésre alkalmatlan, egyszerűsége miatt azonban terepen önnyen használható eszköz.