Prace nad tym projektem rozpoczęły się po awarii reaktorów atomowych w Japonii i postrachu jaki ponownie ogarnął społeczeństwo, tym większy, że wybitnie podsycany przez media. Wiele osób nawet nie zdaje sobie sprawy co to jest promieniowanie jonizujące i tym bardziej się go boi. Mogłem się o tym przekonać kiedy w niedalekim czasie po awarii wystawiłem na sprzedaż w Internecie samą tubę Geigera i okazało się że mnóstwo osób zaczęło ją licytować nie zdając sobie nawet sprawy, że jest to urządzenie nie kompletne a jest jedynie podstawowym elementem dozymetru, czyli urządzenia którym można promieniowanie zmierzyć. Postanowiłem więc zbudować w miarę prosty dozymetr z wykorzystaniem łatwo dostępnych i tanich elementów.
Promieniowanie jonizujące, jak sama nazwa wskazuje zdolne jest jonizować ośrodek przez który przenika, z tego też powodu, przy dużym natężeniu może być szkodliwe lub śmiertelne dla organizmów żywych. W tym artykule nie będę się zajmował jednak naturą samego promieniowania i oddziaływaniem z materią oraz wpływu na środowisko i ludzi. Te tematy poruszę w materiale który ukaże się niebawem pod tytułem "promieniowanie wokół nas". Teraz zajmiemy się zasadą działania licznika, który wynaleziony został w roku 1928 przez Hansa Geigera i Waltera Mullera.
Rys. 1 Rurka Licznika Geigera-Mullera.
W celu zbudowania urządzenia do pomiaru promieniowania musiałem postarać się o jego serce czyli lampę gazową nazywaną Licznikiem Geigera - Mullera, to właśnie ta nazwa wprowadza często w błąd bo identycznie nazywają się gotowe urządzenia, którymi można już zmierzyć promieniowanie, a których elementem składowym jest taka lampa.
Rys. 2 Karta katalogowa licznika CTC-5.
Powyżej przedstawiłem kartę katalogową licznika o symbolu CTC-5 produkcji rosyjskiej, urządzenie pochodzi z roku 1966 i nadal jest całkowicie sprawne. Karta katalogowa zawiera kilka niezbędnych informacji bez których nie udało by się zbudować prawidłowo działającego dozymetru, ale o tym wspomnę nieco później. Najpierw postaram się wyjaśnić jak działa takie urządzenie. W tym celu nabazgroliłem poniższy rysunek, który pomoże w zrozumieniu tego, co za wystukałem na klawiaturze.
Rys. 3 Zasada działania licznika.
Licznik Geigera - Mullera to tak naprawdę prosta lampa gazowa składająca się z dwóch elektrod. Jedna z elektrod (zewnętrzna) stanowi jednocześnie szczelną obudowę licznika, jest to w rzeczywistości rurka metalowa zamknięta z obu stron izolatorem, połączona elektrycznie z jednym z zacisków. Wewnątrz rurki umieszczony jest cienki drucik połączony z drugim zaciskiem - jest to elektroda dodatnia. Sam schemat rurki lepiej widoczny jest na zdjęciu nr. 4. Zdjęcie powyżej to tylko mały wycinek na którym widać obie elektrody i to co dzieje się gdy do licznika wpadnie cząstka promieniowania. Szczelna tuba licznika wypełniona jest najczęściej argonem oraz niewielkim dodatkiem (ok. 10%) par alkoholu pod zmniejszonym ciśnieniem.
Jak sama nazwa wskazuje - promieniowanie jonizujące, czyli to którego tak wszyscy się boją i które "uwalniane jest" podczas awarii elektrowni ma zdolność do jonizowania otaczającej nas materii. Jonizacja to oderwanie się od atomu przynajmniej jednego elektronu i powstanie jonu dodatniego tegoż atomu. Tę właściwość promieniowania wykorzystano w liczniku. Gdy do środka wpadnie cząstka promieniowania jonizuje ona atomy argonu na swej drodze. Elektrody licznika spolaryzowane są napięciem ( w przypadku tego licznika do 400V) Powstające jony są więc przyśpieszane w polu elektrycznym i mkną w kierunku zewnętrznej elektrody ujemnej. Na swej drodze napotykają kolejne atomy argonu i jonizują je powodując powstawanie jeszcze większej ilości jonów. Powstaje tzw. wyładowanie lawinowe do elektrody ujemnej, która wychwytuje wszystkie jony.
Rys. 4 Schemat ideowy podłączenia licznika.
Takie wyładowanie lawinowe w obwodzie elektrycznym zamkniętym rezystorem, którego wartość również opisana jest w karcie katalogowej, objawi się krótkotrwałym spadkiem napięcia. Impuls z układu jest sygnałem, że przez licznik właśnie przeszła cząstka promieniowania jonizującego. W tym momencie warto wspomnieć o kolejnym ważnym parametrze licznika a mianowicie o jego czasie martwym. Czas ten to okres od rozpoczęcia wyładowania do jego wygaśnięcia, gdyby ten czas był długo licznik miał by bardzo małą rozdzielczość bo w czasie trwania wyładowania licznik nie zasygnalizuje przejścia innej cząstki. By wyładowania szybko gasły w atmosferze znajdują się wspomniane wcześniej pary alkoholu, które skutecznie gaszą wyładowania.
