تساعد كواشف الجسيمات على الكشف عن الإشعاعات والتعرف على سلوك الجزيئات والذرات والتعرف على خصائصها ومزاياها، مما يسهم في تقدم علم الفيزياء وتطوره، ويعتبر عداد غايغر واحدًا من تلك الكواشف، وفي هذا المقال سنتعرف على ماهيته وميزاته وطرق زيادة كفاءته، فتابع القراءة.
ما هو عداد غايغر؟
عداد غايغر هو جهاز يستخدم لكشف وقياس الإشعاعات المؤينة في الجسيمات. وهو يعمل عن طريق الكشف عن التأين الناتج في الغاز عندما يمر الإشعاع من خلاله، حيث تشتمل المكونات الأساسية لعداد غايغر على أنبوب مملوء بالغاز ومصدر طاقة عالي الجهد وآلية العد.
وعندما يدخل الإشعاع إلى الأنبوب، فإنه يؤين الغاز الموجود بداخله، مما ينتج عنه نبضة كهربائية قصيرة، فيتسبب الجهد العالي المطبق عبر الأنبوب في تحرك الإلكترونات المحررة بواسطة الإشعاع نحو القطب الكهربائي المشحون إيجابيًا، مما يؤدي إلى إنشاء تيار يمكن قياسه. ويتم بعد ذلك تضخيم هذا التيار وتحويله إلى نقرات مسموعة أو إشارات مرئية، تشير إلى وجود الإشعاع وكثافته.
وتُستخدم عدادات غايغر على نطاق واسع في مجالات مختلفة، بما في ذلك الأمان الإشعاعي والفيزياء النووية والتشخيص الطبي والمراقبة البيئية وغيرها. إذ يمكنها اكتشاف أنواع مختلفة من الإشعاع، مثل أشعة ألفا وبيتا وأشعة جاما، مما يجعلها أدوات متعددة الاستخدامات لاكتشاف وقياس مستويات الإشعاع.
عدادات غايغر أدوات متعددة الاستخدامات لاكتشاف وقياس مستويات الإشعاع في بيئات متنوعة.
ما هي ميزات عداد غايغر؟
يُستخدم عداد جايجر على نطاق واحد في المخابر والتجارب العلمية في مختلف العلوم التطبيقية، إذ أصبح أداةً أساسية لا يمكن الاستغناء عنها، ومن أهم ميزات عداد غايغر نذكر:
- الكشف عن الإشعاع المؤين: تم تصميم عدادات غايغر للكشف عن الإشعاع المؤين، بما في ذلك أشعة ألفا وبيتا وجاما.
- الأنبوب المملوء بالغاز: يحتوي عادةً على أنبوب مملوء بالغاز، مثل أنبوب غايغر-مولر، والذي يتفاعل مع الإشعاع لإنتاج التأين بسرعة وخلال وقت قصير.
- مصدر طاقة عالي الجهد: تتطلب عدادات غايغر مصدر طاقة عالي الجهد لإنشاء مجال كهربائي داخل الأنبوب المملوء بالغاز، مما يتيح اكتشاف عملية التأين.
- المخرجات المسموعة/المرئية: توفر عدادات غايغر نقرات مسموعة أو إشارات مرئية (مثل مصابيح LED) للإشارة إلى اكتشاف الإشعاع. وكل نقرة أو وميض يتوافق مع عملية التأين.
- قياس شدة الإشعاع: يقيس عداد غايغر شدة الإشعاع بعدد لكل وحدة زمنية، ويتم التعبير عنها عادة بعدد في الدقيقة (CPM) أو عدد في الثانية (CPS).
- إمكانية حملها: تم تصميم العديد من عدادات غايغر لتكون محمولة، مما يسمح بسهولة النقل والاستخدام في بيئات مختلفة.
- الحساسية: لعداد غايغر مستويات مختلفة من الحساسية حسب النوع والطراز، فبعضها أكثر حساسية لأنواع معينة من الإشعاع من غيرها.
- أنواع الإشعاع المكتشفة: يمكن لعداد غايغر اكتشاف إشعاعات ألفا وبيتا وجاما، كما يمكن لبعض النماذج أيضًا اكتشاف الأشعة السينية.
- نطاق الطاقة: يتميز عداد غايغر بنطاق طاقة محدد يمكنه من خلاله اكتشاف الإشعاع بشكل فعال، ويختلف هذا النطاق حسب التصميم والغرض من عداد غايغر نفسه.
- يعمل بالبطارية: معظم عدادات غايغر المحمولة تعمل بالبطارية لتوفير الراحة والتنقل.
- اكتشاف إشعاع الخلفية: تُستخدم عدادات غايغر بشكل شائع للكشف عن مستويات إشعاع الخلفية في البيئة، مما يساعد على تقييم مخاطر التعرض للإشعاع.
- التطبيقات: يُستخدم عداد غايغر في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك مراقبة الإشعاع، والرصد البيئي، والأبحاث النووية، والتشخيص الطبي، والحماية من الإشعاع الشخصي.
- عملية بسيطة: عدادات غايغر سهلة التشغيل نسبيًا، مما يجعلها في متناول مجموعة واسعة من المستخدمين، بما في ذلك العلماء والفنيين ومستجيبي الطوارئ والهواة والباحثين أيضًا.
- أسعار معقولة: تتوفر العديد من نماذج عدادات غايغر بأسعار معقولة نسبيًا وخياراتٍ متعددة، مما يسمح بالاستخدام على نطاق واسع بالنسبة للعديد من الجهات الطبية والعلمية المهتمة.
هذه الخصائص تجعل من عدادات غايغر أدوات متعددة الاستخدامات لاكتشاف وقياس مستويات الإشعاع في بيئات متنوعة.
يجب التعامل مع عداد غايغر بعناية وإجراء الصيانة الروتينية لضمان الأداء الأمثل
ما هي طرق زيادة كفاءة عداد غايغر؟
يمكنك استخدام أساليب وتقنيات مختلفة لزيادة كفاءة عداد غايغر، وفيما يلي عدة طرق للقيام بذلك:
- تحسين الجهد: وذلك عبر ضبط الجهد العالي المطبق على الأنبوب المملوء بالغاز، فزيادة الجهد يمكن أن يعزز من كفاءة الكشف عن الإشعاعات عن طريق تضخيم أحداث التأين. ومع ذلك، يجب الحذر لتجنب تجاوز الحد الأقصى لتصنيف الجهد الكهربي للأنبوب.
- اختيار الغاز المناسب: يمكن أن يؤثر اختيار غاز التعبئة المناسب لأنبوب غايغر-مولر بشكل كبير على كفاءته، إذ إن الغازات المختلفة لها خصائص تأين مختلفة بالمثل وهي مناسبة لأنواع مختلفة من الإشعاع. فعلى سبيل المثال غالبًا ما يستخدم الهيليوم الذي يتميز بخفته ووزنه القليل للكشف عن جسيمات ألفا، في حين أن الأرجون وهو أحد الغازات النبيلة المستقرة أكثر كفاءة في الكشف عن إشعاع بيتا وغاما.
- زيادة حجم الأنبوب: تلتقط أنابيب غايغر-مولر الأكبر حجمًا المزيد من عمليات التأين، وبالتالي تسمح بزيادة الكفاءة للكاشف، ومع ذلك قد تقلل الأنابيب الأكبر حجمًا من إمكانية النقل بسبب وزنها الثقيل وصعوبة حملها.
- تحسين الحساسية: استخدام أنابيب ذات حساسية أعلى لأنواع معينة من الإشعاع يزيد من كفاءة الأرقام والمخرجات، فعلى سبيل المثال تم تحسين بعض عدادات غايغر للكشف عن إشعاع جاما، في حين أن البعض الآخر أكثر حساسية لجسيمات ألفا أو بيتا.
- تقليل الضوضاء: يمكن لتقليل الضوضاء الخلفية رفع درجة الدقة في القياسات، وذلك عن طريق حماية عداد غايغر من مصادر التداخل، مثل الأجهزة الكهربائية أو إشعاع الخلفية الطبيعي.
- تعزيز التدريع: استخدم تدريعًا إضافيًا لتقليل التداخل الناتج عن إشعاع الخلفية، حيث يمكن استخدام الرصاص أو المواد الكثيفة الأخرى لحماية الكاشف، مع تركيز حساسيته على الإشعاع محل الاهتمام (التدريع هو استخدام عنصر ثقيل يصلح لحماية التجربة وعدم السماح بتسرب الإشعاعات عند الكشف عنها).
- تحسين تصميم الأنبوب: يساعد اختيار أنابيب عداد غايغر بتصميمات محسنة على توسيع نطاق التطبيقات، فبعض الأنابيب مناسبة بشكل أفضل للكشف عن الإشعاعات منخفضة الطاقة، في حين أن البعض الآخر أكثر كفاءة في الطاقات العالية.
- المعايرة المنتظمة: يجب معايرة عداد غايغر بانتظام لضمان دقة القياسات والحفاظ على الكفاءة بمرور الوقت وكثرة الاستخدام.
- تحسين الإلكترونيات: ذلك من خلال ترقية إلكترونيات معالجة الإشارات والتضخيم لتعزيز الحساسية وتقليل الضوضاء.
- استخدام الميزات المتقدمة: تأتي بعض عدادات غايغر مزودة بميزات متقدمة مثل الحدود القابلة للتعديل، أو تمييز الطاقة، أو إمكانات تسجيل البيانات، والتي يمكنها تحسين الكفاءة في تطبيقات معينة.
- التحكم في درجة الحرارة: الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لعداد غايغر أثناء الاستعمال يعزز جودته، حيث أن تقلبات درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على كفاءته.
- المعالجة والصيانة المناسبة: يجب التعامل مع عداد غايغر بعناية وإجراء الصيانة الروتينية لضمان الأداء الأمثل، بالإضافة إلى أهمية الحفاظ على نظافة الكاشف بحيث يظل خاليًا من الغبار أو الملوثات.
فإذن يساعد عداد غايغر في الكشف عن الإشعاعات المؤينة وقياس درجتها، ولحسن الحظ فإنه يقوم بذلك بكفاءة عالية ويتوفر بخصائص مشجعة في الأسواق، أبرزها: الدقة، ودرجة الحساسية، وإمكانية النقل والحمل، والسعر المعقول، ومن خلال تنفيذ مجموعة من الاستراتيجيات الإضافية، يمكنك زيادة كفاءة وفعالية عداد غايغر في اكتشاف وقياس الإشعاعات المؤينة.
