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静电计与盖革计数器的区别

2022-05-19 来源:绍兴机械信息网

静电计与盖革计数器的区别

1895年,威廉·伦琴(William Roentgen)观察了X射线,尽管他无法解释X射线的机理。第二年,亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel)证明了某些铀化合物发出类似于X射线的辐射。他表明这种活动与磷光现象不同中国机械网okmao.com。辐射似乎是不断从铀中发出的。这是否违反了众所周知的节能原则?

这个问题的答案是否定的。随着辐射的发射,该物质会分解为另一种元素或同位素,实现了先前炼金术士的梦dream以求的梦想。描述和量化这一过程成为了居里夫人的一生。

居里夫人的工作发生在1903年之前。有趣的是,她没有使用盖革计数器来描述或量化辐射。该仪器使用直到1928年才发明的Geiger-Müller管。以前,居里夫人的丈夫Pierre和他的兄弟改进了一种称为静电计的仪器。新版本能够测量少量电荷。玛丽·居里(Marie Curie)发现,由于辐射使周围的空气电离,从而形成电荷载流子,因此该仪表将检测放射性物质附近的电荷。她很快发现这种现象是该地点放射性铀含量的函数。结论是放射性不是由于化合物的化学反应引起的,而是源于实际原子的核活性。

静电计

典型的Dolezalek静电计。一对象限(接地)和叶片之间保持固定电位(例如100 – 200 V)。由电离室(未显示)收集的电荷积聚在另一对象限上。

静电计可以通过几种方式进行操作,但是最常用的方法是测量由细金属丝或纤维悬挂的叶片的偏转率。被测量的电势变成了蝴蝶状的叶片。挠度的大小与电势(或电荷)有关。挠度与电流有关。

早期的静电计不够灵敏,无法检测居里感兴趣的电荷。随着Dolezalek静电计的发明,这种情况发生了变化,这种静电计包含薄而轻的叶片,有时是用金属涂层纸制成的。一根短的刚性金属丝的一端连接到叶片的中部,而金属丝的另一端带有一个小钩。一个细小的镜子(直径为几毫米)的背面大约在导线的一半处被固定。钩子连接到一根细软线或纤维的末端,因此叶片和后视镜可以旋转。

叶片本身在里面,但没有碰触,金属外壳分为四个象限。每个象限与对角线相对的象限电连接,因此它们具有相同的电荷。一对象限具有正电荷,另一对象限具有负电荷。如果叶片和象限之间的电势差发生了变化(由离子室的电流引起),叶片和反射镜就会旋转。

为了确定叶片的位置,通过静电计外壳中的一个窗口发出的光束从反射镜上反射到刻度尺上。当来自离子室的电流改变了叶片和象限之间的电势差时,叶片旋转并且反射光束横过标尺移动。通过使用已知源进行校准,可以在刻度上移动指定数量的分区的时间可能与样品的活性有关。

Dolezalek静电计由于灵敏度更高而在较早版本的象限静电计中得到了改进。除了使用较轻的叶片外,其象限更小,镜面和叶片由金属涂覆的石英纤维而不是磷青铜条悬挂。它还消除了用于在静电计叶片上保持电荷的象限下方的莱顿震击器。

通过Svjo-2-自己的作品,CC BY-SA 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid = 39176160

盖革计数器通过维基百科使用“端窗”管进行低渗透辐射。

像静电计一样,Geiger计数器也可以检测电离。盖革计数器有两个主要部分:一个装有气体的密封腔和一个显示器。辐射进入室内并与气体碰撞。碰撞将电子推离气体原子,并产生离子对。管中部的一根线吸引电子,产生其他离子对,并通过该线发送电流。电子设备将电流转换成辐射的显示。

具体地说,密封的腔室称为盖革-米勒管。该气体是惰性气体,例如氦气,氖气或氩气。当入射辐射的粒子或光子通过电离使气体导电时,高压(通常为400-900 V)被施加到该管上,从而短暂地传导电荷。

该管通过Townsend放电效应放大了电离现象-Townsend放电效应的正式名称,该现象是电场使自由电子加速,与气体分子发生碰撞,并释放出更多的雪崩型电子。由管产生的大脉冲相对容易测量。

需要注意的一点是,不管入射辐射能量如何,盖革-米勒管的输出脉冲始终具有相同的幅度。因此,电子管无法区分辐射类型。另外,该管不能测量高辐射率,因为在每个电离事件之后都有一个“死时间”。死区中,入射辐射不会导致计数。因此,高辐射率的测量可能不准确。

盖革计数器可以检测伽玛射线和X射线,但与alpha和beta粒子相比效率较低。对于高能辐射,管依赖于与管壁的相互作用,管壁通常是高Z材料,例如铬钢。盖革管的一种变体用于测量中子。使用的气体是三氟化硼或3氦气,并且使用塑料减速剂来减慢中子的速度。这会在探测器内部产生一个α粒子,因此可以间接计数中子。

大多数人将“盖革计数器”一词与手持式测量仪联系在一起。但是,用于人员保护和过程测量应用的区域伽马报警器也使用盖革原理。还有一种伽马仪器,称为“热点”检测器,可将检测管放置在长杆的末端。这些仪器可测量高辐射伽玛射线的位置,同时使操作员保持希望的安全距离。

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