Alman fizikçi Hans Geiger tarafından geliştirilen Geiger sayacı, ölümcül radyoaktif radyasyonu tespit edebilen son derece kullanışlı bir cihaz olarak tarihe geçti. Hans Geiger, bu fikri 1912 civarında, atomu parçalamayı başaran ve atom çekirdeğini keşfeden ünlü fizikçi Ernest Rutherford ile birlikte çalışırken geliştirdi. On altı yıl sonra öğrencisi Walter Müller’in yardımıyla buluşunu yenilemeye karar verdi. Bu nedenle cihaz genellikle Geiger-Muller sayacı veya tüpü olarak bilinir.
İçindekiler
radyoaktivite nedir?
Radyoaktivite, çekirdeği oluşturan bileşenler, protonlar ve nötronlar üzerinde zayıf kontrol gösteren atomlar tarafından gösterilir. Tutunma konusundaki isteksizlikleri sayesinde çok kararsız hale gelirler ve bazen oraya buraya birkaç parçacık saçarlar. Bu molekül kaybı, çekirdeği tamamen farklı kimyasal elementlere dönüştürür!
Aralarında bu kadar küçük bir itme kuvveti olmasına rağmen, bir grup protonun bu kadar dar bir alanda nasıl birbirine yapıştığı inanılmaz bir başarıdır. Güçlü güç burada devreye giriyor. Güçlü Kuvvet, evrendeki en güçlü temel kuvvettir, ancak yalnızca en küçük ölçeklerde çalışır. Güçlü kuvvet, elektromanyetik itme kuvvetine galip gelir ve aynı şekilde protonları ve nötronları birbirine bağlar. Bunları bir arada tutmak için gereken enerjiye bağlanma enerjisi denir. Ancak kimyasal olarak ayırt edilemeyen ancak atomik kütleleri farklı olan elementler olan izotoplar, bazı garip davranışlar sergilerler. Bir izotop çifti aynı sayıda protona ancak farklı sayıda nötrona sahiptir ve bunun tersi de geçerlidir. Bunun bir sonucu, çekirdeğin boyutunda bir artıştır. Ayrıca, artan boyut, güçlü kısa menzilli kuvveti etkisiz hale getirir. Menzilinin hemen dışındaki bir ölçekte, itme oynar. Bu noktada çekirdekler, bileşenlerini bir arada tutmak ve alt etmek için yeterli enerjiye sahip değildir.
Kütle tutarsızlığı, izotop çekirdeğinin kararsız hale gelmesine neden olur. Atomlar doğal olarak dengeyi korur ve bu durumda bu, fazla kütlenin salınması pahasına olur. Kalabalık bir otobüsteki kalabalık bir koltuk gibi radyoaktif çekirdeklerine bakıldığında, üzerinde oturan insanlar protonlar ve nötronlardır. Fazladan bir nötron zaten dolu bir koltuğa oturmaya çalıştığında, Newton’un beşiğindeki çelik toplar gibi yanlışlıkla antiparçacığı yerinden çıkarır. Kütlenin yanı sıra, çekirdekler de ışıma enerjisi yayarlar. Evrenin en güçlü kuvvetleri arasındaki mücadelede, güçlü kuvvet devreye girer ve itici kuvvet çok yüksek hızlarda bir parçacığı etrafa fırlatır. Bu emisyon süreci radyoaktivite olarak bilinir ve atomların bozunma sürecidir.
Manyetik veya elektrik alanındaki davranışlarına bağlı olarak üç tür radyasyon vardır. Alfa parçacıkları, iki proton ve iki nötron içeren en ağır parçacıklardır ve bu nedenle negatif yüklü bir plakaya doğru bükülürler. Beta parçacıkları 700 kat daha hafiftir ve çoğunlukla elektronlardan oluşur, bu da onları pozitif kutuplara doğru bükülmeye zorlar. Son olarak, yük olmadığı için elektrik veya manyetik alanda bozulmadan hareket eden gama ışınları vardır. Tıpkı bir elektronun daha düşük enerji seviyelerine hareket edip ayrık foton ışınları yayabilmesi gibi, çekirdekler de güçlü gama ışınları yayarak enerji kaybederler.
gayger sayacı
Radyoaktif malzemeleri kullanmanın zorluğu, emisyonlarının görünmez olması ve tespit edilmesinin çok zor olması gerçeğiyle desteklenir. Bu nedenle, geleneksel olarak tespit edilemez. Bir çözüm, bu görünmez, ölçülemez miktarları tespit edilebilir ve ölçülebilir miktarlara dönüştürmektir. Bu tam olarak bir Geiger sayacının yaptığı şeydir. Geiger sayacı, radyoaktif elementleri makinenin içindeki inert gazdan geçirir. Polar yapıları nedeniyle, radyoaktif parçacıklar içinde dağıldıkları gazı iyonlaştırır. Ortaya çıkan iyonlar, radyoaktivitenin kendisi tarafından kolayca tespit edilebilir ve bu, cihazın çalışma prensibidir. Geiger sayacı, bir ucu seramik veya mika pencereyle kapatılmış metal bir silindirdir. İnce filmler, çevredeki sarılmış radyoaktif parçacıkların kolayca nüfuz etmesini sağlar. Genellikle tungsten olan ince bir metal tel tüpün içinden akar. Bu telin ucu, diğer ucunda büyük bir pozitif yük toplayan büyük bir güç kaynağına bağlıdır. Bu uç, anot, anot görevi görür. Metal borunun eğimli yüzeyi negatif katot görevi görür.
Silindir, neon veya argon gibi inert bir gazla doldurulur. Radyoaktif parçacıklar içinden geçerken bu gazı iyonlaştırırlar. Silindirik tüpün etrafında pozitif ve negatif iyonlar açılır. Negatif yüklü elektronlar hemen pozitif elektroda çekilirken, büyük pozitif yüklü pozitif iyonlar negatif elektrota doğru itilir ve akar. Ayrıca, elektronlar gazda aşağı doğru hareket ettikçe daha fazla atomla çarpışırlar ve bu da Geiger akımı olarak adlandırılan daha fazla iyon ve elektronla sonuçlanan bir iyonlaşma zincir reaksiyonuna neden olur. Daha sonra birçok elektron anoda ulaşır ve bir metreyi ölçen bir elektrik darbesi üretir.
Tüpün her darbesi bir sayıya göre kalibre edilir. Saniyedeki sayılar, radyasyon alan kuvvetinin bir tahminini verir ve sayımlar, kullanıcı tarafından görsel bir okuma ile sağlanabilir. Görsel okumalar, geleneksel analog sayaçlar veya elektrikli LCD ekranlar olabilir. Belirli bir alandaki radyasyon yoğunluğunu belirtmek için şu anda saatte mili-x-ışınları (m/sa) veya saatte sieverts-dakika (ABD/sa) gibi çeşitli birimler kullanılmaktadır. Kablolu Geiger sayaçlarıyla ilişkilendirilen ünlü tıklamaları üretmek için amplifikatörlere ve amplifikatörlere de bağlanabilir. Daha ucuz sayaçlar gama ve beta ışınlarını algılayabilirken, daha pahalı sayaçlar alfa ışınlarını algılayabilir. Bununla birlikte, bu cihazı kullanmanın bir sınırlaması, bu radyasyonlar arasında ayrım yapamamasıdır çünkü çıkış darbesi, gelen radyasyonun enerjisinden bağımsız olarak aynı büyüklüktedir. Son olarak, serbest iyonları çeken bir gaz salınarak cihaz kapatılabilir. Bu işleme soğutma denir ve gaz soğutucu olarak bilinir. Halojenler, güçlü elektronegatif doğaları nedeniyle mükemmel soğutuculardır, ancak akım akışına karşı önemli bir direnç de alabilirler.
Geiger sayacının önemi nedir?
Bilim adamları, insanlar ve hayvanlar için son derece tehlikeli oldukları için radyoaktif emisyonları ölçmek için Geiger sayaçlarını kullanıyorlar. Bir nükleer enerji santraline yakın olmak veya radyoaktif elementlerin karıştığı bir kaza geçirmek, kişiyi tehlikeli etkilerine karşı oldukça savunmasız hale getirir. Radyasyon hızla organik hücreleri öldürür. Küçük bir doz bile mide bulantısına neden olan ve kansere veya diğer otoimmün hastalıklara neden olan geri dönüşü olmayan hasara duyarlı olan kemik iliği ve lenf düğümleri gibi vücudun kritik bölgelerinde radyasyon zehirlenmesine neden olabilir. Beyaz kan hücresi kaybı tedavi edilebilir, ancak hayatta kalma yalnızca mümkündür ve garanti edilmez. Bu nedenle araştırma laboratuvarları ve radyoaktif enerji santralleri, zararlı radyoaktiviteyi izlemek ve tüm çalışanların güvenli, radyasyonsuz bir ortamda çalışmasını sağlamak için bunun gibi hayati önem taşıyan cihazlar kullanır.
kaynak:
https://atomic.lindahall.org/what-is-a-geiger-counter.html
https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/science-101/what-is-a-geiger-counter.html
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]