Μετρήσεις ραδιενέργειας με τον αισθητήρα Geiger – Muller του Multilog

Γουρζής Στάθης – ΦυσικόςΣυνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2011Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών 2ου Λυκείου Λευκάδος

Ραδιενέργεια είναι το φαινόμενο της εκπομπής σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, από τους πυρήνες ορισμένων χημικών στοιχείων, που γι' αυτό το λόγο ονομάζονται ραδιενεργά.

Τα άτομα των ραδιενεργών στοιχείων φέρουν ασταθείς πυρήνες. Τούτο σημαίνει πως αυτοί μπορούν να διασπασθούν αυθόρμητα, απελευθερώνοντας πυρηνική ακτινοβολία, που συνήθως λέγεται ακτινοβολία. Η ακτινοβολία συνίσταται σε :

1) σωματίδια άλφα ( ή ακτίνες α ),

2) σωματίδια βήτα ( ή ακτίνες β ) και

3) ακτινοβολία γάμμα ( ή ακτίνες γ )

Η ακτινοβολία γάμμα φέρει συνήθως την περισσότερη ενέργεια από τα προϊόντα των ραδιενεργών διασπάσεων.

Ο πυρήνας του ατόμου του ραδιενεργού στοιχείου εκπέμποντας ακτίνες α ή ακτίνες β μεταστοιχειώνεται, δηλαδή υφίσταται αλλαγή στον ατομικό του αριθμό, οπότε ο πυρήνας που εξέπεμψε το σωματίδιο άλφα ή βήτα, μετατρέπεται σε πυρήνα κάποιου άλλου χημικού στοιχείου.

… από την Βικιπαίδεια

…σχήματα από την Βικιπαίδεια

Στη διάσπαση α, ένας βαρύς πυρήνας, με μεγάλο μαζικό αριθμό Α ( πρωτόνια + νετρόνια ), μεταστοιχειώνεται σε ένα πιο ελαφρύ πυρήνα, με μικρότερο μαζικό αριθμό, και δίνει τα σωμάτια α. Αυτά είναι πυρήνες ηλίου He4

2 , αποτελούνται από 2 πρωτόνια και 2 νετρόνια.

Στη διάσπαση β ένας πυρήνας εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο ( διάσπαση β - ) ή ένα ποζιτρόνιο ( διάσπαση β+ ).

Στη διάσπαση γ ένας πυρήνας, μετά από μια διάσπαση α ή β, μεταστοιχειώνεται σε ένα άλλο πυρήνα, που εκπέμπει ένα ή περισσότερα φωτόνια.

Bq (μπεκερέλ)= 1 μεταστοιχείωση/ s

Αισθητήρας ραδιενεργού ακτινοβολίας Geiger-Muller

Περιλαμβάνει ενσωματωμένο σωλήνα Geiger-Muller και τροφοδοτικό. Φέρει κίτρινου χρώματος δίοδο LΕD, που φωτοβολεί, όταν ο αισθητήρας είναι σε λειτουργία. Επιπλέον, φέρει και βομβητή που εκπέμπει ηχητικό σήμα κάθε φορά που καταγράφεται παλμός.

Ανιχνεύει α, β και γ ακτινοβολία και είναι δυνατό να λειτουργήσει ως ανεξάρτητη φορητή συσκευή, με την οποία γίνονται μετρήσεις εντός και εκτός εργαστηρίου χωρίς απαραίτητα εξωτερικό μετασχηματιστή και Η/Y.

Το παράθυρο του σωλήνα κατασκευάζεται από πολύ λεπτό κι ευαίσθητο υλικό, το οποίο μπορεί εύκολα να καταστραφεί. Γι' αυτόν ακριβώς το λόγο, έχει εξοπλιστεί με προστατευτικό κάλυμμα, που παραμένει στη θέση αυτή κατά τη διάρκεια όλων των μετρήσεων εκτός των μετρήσεων της ακτινοβολίας α. Το κάλυμμα φέρει οπές αερισμού, για να αποφεύγεται η δημιουργία κενού, όταν αυτό απομακρύνεται ή επανατοποθετείται στη θέση του.

Νίκος Παπασταματίου, Σχολ. Σύμβουλος κλΠΕ04

Θα μετρήσουμε την ακτινοβολία στο περιβάλλον ενδεικτικά, χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα Geiger – Muller του Multilog …

Συνδέεται εύκολα, είτε με ανοιχτό είτε με κλειστό το Multilog, αρκεί νε επιλεγεί από το “Port 1” -> GM Counter .

Παίρνουμε πρώτα μετρήσεις με το πρόγραμμα DB - Lab 3.2 αφού κάνουμε τις κατάλληλες ρυθμίσεις …

Θα ρυθμίσουμε πρώτα στις 25 μετρήσεις / s και για 500 συνολικά μετρήσεις …

H μέση τιμή είναι μερικά Βq …

Μετά θα ρυθμίσουμε στις 100 μετρήσεις / s και για 2000 συνολικά μετρήσεις …

H μέση τιμή είναι ακόμα μερικά Βq …

Το πρόγραμμα για αυτές τις ρυθμίσεις, δεν δείχνει τη γραφική παράσταση σε real – time και έτσι …

Μετά θα ρυθμίσουμε στις 2000 μετρήσεις / s και για 10000 συνολικά μετρήσεις …

… κάνουμε ανάκτηση δεδομένων και ύστερα βλέπουμε τη γραφική παράσταση …

… προσέξτε τώρα την μέση τιμή στα 500 Βq περίπου …

Θα δοκιμάσουμε τώρα το πρόγραμμα MultiLab , αφού πρώτα κάνουμε εκκαθάριση μνήμης στο Multilog και πάρουμε μήνυμα «Memory Clear» …

« Πίνακας ελέγχου »

« Απαριθμητής GM »

Θα ρυθμίσουμε πρώτα στις 25 μετρήσεις / s και για 1000 συνολικά μετρήσεις …

H μέση τιμή είναι πάλι μερικά Βq …

Θα ρυθμίσουμε μετά στις 100 μετρήσεις / s και για 5000 συνολικά μετρήσεις …

H μέση τιμή είναι και πάλι μερικά Βq …

Τέλος επιλέγουμε 2000 μετρήσεις / s και για 10000 συνολικά μετρήσεις …

Και αυτό το πρόγραμμα για αυτές τις ρυθμίσεις, δεν δείχνει τη γραφική παράσταση σε real – time και έτσι …

… κάνουμε πάλι ανάκτηση δεδομένων και ύστερα βλέπουμε τη γραφική παράσταση ……

… και πάλι η μέση τιμή διαφέρει πολύ, εδώ είναι στα 516 Βq περίπου …

… τέλος μετρήσεων …