Счетчики Гейгера-Мюллера - самые распространенные детекторы ионизирующего излучения.

В своей основе счетчик Гейгера прост. Герметичный объем с двумя электродами заполнен газовой смесью, состоящая в основном из неона и аргона. Корпус может быть стеклянным, металлическим и др. Обычно счетчики воспринимают излучение всей своей поверхностью, но существуюти такие, у которых для этого в баллоне предусмотрено специальное "окно". К электродам прикладывают высокое напряжение U^ (рис. П4.1), которое само по себе не вызывает каких-либо разрядных явлений. В этом состоянии счетчик будет пребывать до тех пор, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации - след из ионов и электронов, порождаемый пришедшей извне ионизирующей частицей. Первичные электроны, ускоряясь в электрическом поле, ионизируют "по дороге" другие молекулы газовой среды, порождая все новые и новые электроны и ионы. Развиваясь лавинообразно, этот процесс завершается образованием в межэлектродном пространстве электронноионного облака, резко увеличивающего его проводимость. В газовой среде счетчика возникает разряд, видимый в прозрачном баллоне  даже простым глазом.

Рис. 1. Включение счетчика Гейгера

Возвращение газовой среды в ее исходное состояние в так называемых галогеновых счетчиках  происходит за счет добавок.. В действие вступают галогены (обычно хлор или бром), в небольшом количестве содержащиеся в газовой среде, которые способствуют интенсивной рекомбинации зарядов. Но этот процесс идет значительно медленнее. Отрезок времени, необходимый для восстановления радиационной чувствительности счетчика Гейгера и фактически определяющий его быстродействие - "мертвое" время - является важной его паспортной характеристикой.

 Галогеновые самогасящиеся детекторы характеризуются  низким напряжением питания, удобными для регистрации параметрами выходного сигнала и достаточно высоким быстродействием

Счетчики Гейгера способны реагировать на  разные виды ионизирующего излучения - a, b, g, ультрафиолетовое, рентгеновское, нейтронное. Но реальная спектральная чувствительность счетчика в значительной мере зависит от его конструкции. Так, входное окно счетчика, чувствительного к a- и мягкому b-излучению, должно быть очень тонким; для этого обычно используют слюду толщиной 3...10 мкм. Баллон счетчика, реагирующего на жесткое b- и g-излучение, имеет обычно форму цилиндра с толщиной стенки

Рис.2. -Зависимость скорости счета or напряжения питания в счетчике Гейгера

0,05....0,06 мм (он служит и като- дом счетчика). Окно рентгеновского счетчика изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового - из кварцевого стекла.

В счетчик нейтронов вводят бор, при взаимодействии с которым поток нейтронов преобразуется в легко регистрируемые a- частицы. Фотонное излучение - ультрафиолетовое, рентгеновское, g-излучение - счетчики Гейгера воспринимают опосредованно - через фотоэффект, Комптон-эффект, эффект рождения пар; в каждом случае происходит преобразование взаимодействующего с веществом катода излучения в поток электронов.

Каждая фиксируемая счетчиком частица вызывает появление в его выходной цепи короткого импульса. Число импульсов, возникающих в единицу времени, - скорость счета счетчика Гейгера - зависит от уровня ионизирующей радиации и напряжения на его электродах. Типичный график зависимости скорости счета от напряжения питания Uпит показан на рис. 2. Здесь Uнс - напряжение начала счета; Uнг и Uвг - нижняя и верхняя граница рабочего участка, так называемого плато, на котором скорость счета почти не зависит от напряжения питания счетчика. Рабочее напряжение Uр обычно выбирают в середине этого участка. Ему соответствует Nр - скорость счета в этом режиме.

Зависимость скорости счета от уровня радиационного облучения счетчика - важнейшая его характеристика. График этой зависимости имеет почти линейный характер и поэтому нередко радиационную чувствительность счетчика выражают через имп/мкР (импульсов на микрорентген; эта размерность следует из отношения скорости счета - имп/с - к уровню радиации - мкР/с).

В тех случаях, когда она не указана (нередких, к сожалению), судить о радиационной чувствительности счетчика приходится по другому его тоже очень важному параметру - собственному фону. Так называют скорость счета, причиной которой являются две составляющие: внешняя - естественный радиационный фон, и внутренняя - излучение радионуклидов, оказавшихся в самой конструкции счетчика, а также спонтанная электронная эмиссия его катода. ("фон" в дозиметрии имеет почти тот же смысл, что и "шум"

Рис.3. - Зависимость скорости счета от энергии гамма-квантов ("ход с жесткостью") в счетчике Гейгера

в радиоэлектронике; в обоих случаях речь идет о принципиально неустранимых воздействиях на аппаратуру.)

Еще одной важной характеристикой счетчика Гейгера является зависимость его радиационной чувствительности от энергии ("жесткости") ионизирующих частиц. На профессиональном жаргоне график этой зависимости называют "ходом с жесткостью". В какой мере эта зависимость важна, показывает график на рис. 3. "Ход с жесткостью" будет влиять, очевидно, на точность проводимых измерений.

 Приборы промышленного изготовления отличаются от любительских  коррекцией счетчика по жесткости. Для этого на счетчик надевают "рубашку" - пассивный фильтр, имеющий  обратную по отношению к счетчику жесткостную характеристику.

То, что счетчик Гейгера является лавинным прибором, имеет и свои минусы - по реакции такого прибора нельзя судить о первопричине его возбуждения. Выходные импульсы, генерируемые счетчиком Гейгера под действием a-частиц, электронов, g-квантов

Таблица

1 - рабочее напряжение, В;

2 - плато - область малой зависимости скорости счета от напряжения питания, В;

3 - собственный фон счетчика, имп/с, не более;

4 - радиационная чувствительность счетчика, имп/мкР (* - по кобальту-60);

5 - амплитуда выходного импульса, В, не менее;

6 - габариты, мм - диаметр х длина (длина х ширина х высота);

7.1 - жесткое b- и g-излучение;

7.2 - то же и мягкое b-излучение;

7.3 - то же и a-излучение;

7.4 - g-излучение.

(в счетчике, на все эти виды излучения реагирующем), ничем не различаются. Сами частицы, их энергии совершенно исчезают в порождаемых ими лавинах-близнецах.

В Таблице приведены сведения о самогасящихся галогеновых счетчиках Гейгера отечественного производства, наиболее подходящих для бытовых приборов радиационного контроля.

Внешний вид и основные размеры некоторых счетчиков Гейгера приведены на рис. 4.

Рис. 4. Счетчики Гейгера