引言
" 九艘飞船从月球基地腾空而起.一进入太空,其他八艘飞船立即组成一个球体队形,环绕住最小的那艘,在飞向地球的旅程中,它们一直保持着这个队形.
那艘最小的飞船上有旗舰的徽章----但是它实际上并没有装载任何有生命的东西,它本身也不是载人飞船,只是一艘运送放射物的无人飞船.这一次,它运送的是一口铅制棺材----还有一台响个不停的盖革计数器.
----载自<纽约时报>档案2009年6月17日第38版论<十年后> "
前言
不知不觉一个学期就过去了,难得放假回来,发现避难所里多了很多陌生面孔,同时又少了很多熟悉面孔哩...不过还是回归正题吧!
话说这个学期学了关于原子物理部分的高中选修课程,里面偶然提到了"盖革-缪勒计数器"这一物品,后来我又读了Robert A. Heinlein的<地球上的绿色山丘>,里面的<太空的守卫>----也是上文引言出处----亦出现了这一名词
两者都让我反射到同一样东西,没错,就是辐射里面的盖氏计算器!
回想本人F2的初次历程,冒险之初,没钱没PA,不幸身为辐射所害,陷于两难困境----吃那仅有的放射药吗?吃,那么贵以至一万个舍不得啊!不吃,万一张出六根脚趾或是永久残废呢...这时,一道光芒出现了,它就是盖氏计算器,一个能左右天平的法玛!
当然,其实玩过稍微久一点辐射的人都知道,盖氏计算器的作用是可有可无的,不过对于不"作弊"的CHOSEN ONE来说,把它卖个200块也是雪中所送的炭啊!
所以,特在网上搜罗汇总了相关资料,讲得是挺复杂的,大不必深究,只求知道这么回事就好
简单介绍
Gaige jishuqi
盖革计数器
Geiger counter
一种气体电离探测器，是H.盖革和P.弥勒在1928年发明的，又称为盖革－弥勒计数器，简写为G-M计数器。
盖革计数器分为圆柱形和钟形两种。前者在玻璃管内壁喷一层导电材料作为阴极，中心轴线上一条细钨丝为阳极。在离子增殖过程中，受激原子退激，发射紫外光子，这些光子射到阴极表面时会打出光电子，光电子朝阴极漂移时又引起离子增殖，于是在整个空间形成自激放电。放电产生的大量电子很快被收集，而正离子几乎不动地包围着阳极，构成正离子鞘；正离子鞘的形成使阳极附近电场减弱，以致新的电子无法引起增殖，于是放电停止。正离子鞘向着阴极移动，当它离开雪崩区后，被削弱的电场又恢复起来；正离子到达阴极表面时可引起二次电子发射，这些电子将再次引起自激放电。这样，放电就会一次一次地持续下去。作为射线探测器，一个入射粒子应该只引起一个输出脉冲。因此，必须制止连续放电，这叫做放电的猝熄。计数器内的有机气体或卤素蒸气，能够吸收紫外光子，起到猝熄作用。
盖革计数器有坪和死时间两个重要特性。①坪。在强度不变的放射源照射下，盖革计数器的计数率几乎不随工作电压的升降而改变的这个电压范围，叫做坪。坪长一般约300V左右。②死时间。入射粒子进入计数管引起放电后，形成了正离子鞘,使阳极周围电场被削弱,停止了放电。此时若有粒子进入，则不能引起放电，直到正离子鞘移出强场区，电场恢复到足以维持放电时为止。这段时间称为死时间。一般约200s左右。
盖革计数器的主要优点是灵敏度高,脉冲幅度大;主要缺点是不能鉴别粒子的能量和粒子的种类，不能进行快计数。
盖革计数器目前主要用在各种厚度计、探伤仪、密度计等仪表中。
基本原理
蓋革計數器基本原理
蓋革-牟勒計數器（ Geiger-Mueller counter ）俗稱G-M計數器或簡稱為蓋革管（Geiger tube），是現存幾種陳舊的輻射偵檢器之一。在1928年由蓋革（Geiger）和牟勒（Mueller）所提出，其基本的結構是包括兩個電極，外電極（負極）為空心圓柱，內電極（正極）則是位於圓柱內中心軸的細金屬線，在兩電極間則是充滿氣體（一般為鈍氣）。
一個典型的Townsend avalanche 是由一單獨的原始電子所產生，而許多激態的氣體分子是由電子碰撞二次離子所形成。激動態的分子大約是在幾毫微秒的時間內降回基態，至於激動態與基態間的能量差，則釋出光子的方式帶出，其波長大約是介於可見光和紫外線之間。這些光子所帶有的能量是傳遞連鎖反應的主要關鍵，亦即構成蓋革放電的主要機制。當光子經由光電吸收作用而與陰極表面的氣體或管內其他位置的氣體互相作用時，則釋出一新的電子，此電子隨即遷移至陽極，然後再觸發另一次的突崩（avalanche）。
通常產生所有離子對和激動態分子所需的時間，對一突崩而言，僅為幾毫微秒（~10-9 sec ）。因為激動態分子的壽命相當的短且光子以光速前進，所以管內兩次自由電子（ second free electron ）的產生幾乎是符合於首次突崩，而這些兩次自由電子僅需漂移至放大區即可產生二次突崩，其所需的時間亦僅需一微秒的一小部分而已，因此對整個蓋革放電過程所需的時間而言，大約也僅需一微秒而已。從單一突崩的發生到脈衝完整輸出所需的時間，較上述的蓋革放電為長，所以此時的脈衝振幅僅簡單地表為蓋革放電所產生全部電荷的總和。
一次蓋革放電的終止過程是來自正離子，而正離子的產生是在突崩時伴隨著電子的產生而來的，正離子的移動率遠低於自由電子，本質上，這些正離子是不動的，其不動的時間約為收集所有來自增值區域的自由電子。當這這離子的濃度相當高的時候，陽極線周圍附近電場強度的大小會隨著正離子的存在而改變。因為離子代表一正的空間電荷，所以在離子和正電極之間的電場強度，將低淤空間電荷不存在時的電場強度。因為電場強度必須高於某一低現值才能維持氣體增殖，所以最後終止蓋革放電的是正離子空間電荷的增建。施加定電壓到蓋革管時，蓋革放電的終端點均將相同，亦即某一固定正離子密度將需要降低電場強度至低於造成進一步增殖所需的最低值，所以每次蓋革放電均在達到大約相同的總電荷時終止，而不論由入射輻射所形成的原始離子對的數目是否相同，因此蓋革管的所有輸出脈衝均有相同的大小，亦即表示脈衝振幅無法指出入射輻射的特性。
對蓋革計數器的設計必須特別地留意，以防止過量多脈衝產生的可能性。外淬熄（External quenching）的方法是用以在每次脈衝後的固定時間內，降低蓋革管所施加的高壓至某一定值，以避免高壓降至太低而造成無法支持進一步的氣體倍增，因此二次突崩也就無法形成，即使是在因即是出一自由電子亦然，換句話說，此一自由電子無法造成另一次的蓋革放電。另外經由內淬熄（internal quenching）的方法以防止多脈衝的可能性是一種較普通的方法。內淬熄是將第二種成分混合到充填氣體裡，通常這種淬熄氣體戰充填氣體的5-10%，其成分角原始充填氣體的分子構造更為複雜且擁有較低的游離位能。由於游離能的差別，將致使正電荷傳遞給淬熄氣體分子，原始正離子接受電子後形成中性，且正離子淬熄氣體開始在其位置漂移。家若淬熄氣體的濃度相當地高，則這些電荷傳遞碰撞足以使所有的離子終抵陰極，而這些離子將是淬熄氣體。當中性化時。過剩能（excess energy）可進一步地使較多的複雜分子分解。此處甚於在陰極表面事出自由電子，所以選擇適當的淬熄氣體，其氣體分子的分解機率較電子發射（electron emission）為大，則在蓋革管內將無而外的突崩發生。
蓋革放電之後，因為有正空間電荷的存在，電場隨即降低至臨界點之下，假若在此情況下，發生了另一次的游離事件，則由於氣體增殖的關係，而無法觀察到第二次的脈衝。此時，稱蓋革管為無感（dead），亦即在無感時間內，任何入射輻射對蓋革而言均是計數失落。蓋革管的無感時間，是指入射輻射所產生的正離子未達到陰極之前，若另有一輻射入射管內，則計數器內之氣體不會產生游離，亦即只初脈衝和二次蓋革放電之間的時距其質大約是50-100為秒之間。對任何實用的計測系統而言，在記錄兩次脈衝前必須完成一些有用的脈衝振幅。又發展兩次放電所溜走的時間（elapsed time）亦稱分解時間（resolving time），此時兩次放電超過前述的脈衝振幅。實際上無感時間和分解時間常交互作用，其中無感時間亦可用於描述真檢器一計測系統（detectorcounting system），至於復原時間（recovery time）是指蓋革管從入射輻射的放電作用起 ，致電極周圍的電場回復到放電前狀態時所需的時間，亦即蓋革管回到原始電場而足以產生全振幅的兩次脈衝所需的時間。
盖革简介
盖革（Geiger,Hans Wilhelm）德国物理学家。1882年9月30日生于莱茵兰-法尔茨州诺伊施塔特；1945年9月24日卒于柏林。盖革于1906年在埃朗根获得博士学位。以后，他得到一笔研究基金，留学英国，在卢瑟福门下当一名得力的助手，从事α粒子散射的研究。第一次世界大战开战不久，他就回到德国，加入了炮兵部队。盖革的名字同一种在1913年发明的探测高能亚原子粒子的仪器联系在一起，现在简直是尽人皆知。这就是所谓的“盖革计数器”。盖革计数器是一个装有气体的圆筒，上面加有很高的电势，但是还没有高到能克服气体的电阻将它击穿的地步。如果有一个高能亚原子粒子进入圆筒，它将使其中气体的一个分子电离。新产生的这个离子以很高的能量向阴极运动，途中通过碰撞，再使另外一些原子电离；这些电离的原子本身又开始运动，再进一步电离其他原子。这就是说，圆筒内的气体发生了一次“雪崩”电离过程。由于这个过程，圆筒内的气体会通过一个瞬时电流，它可以被记录下来而发出一次咔嗒声。这种咔嗒声记录的就是粒子进入圆筒的事件。今天，科学家已经使用电子仪器来为这些进入的粒子事件自动计数。 1925年，盖革受聘在基尔大学任教授；1929年，他转入图宾根大学任教；1936年，再转到柏林-夏洛腾堡任教。第二次世界大战期间，盖革一度参加过德国的研制原子弹的不久即流产的计划。在美国向广岛投下原子弹后不到两个月，他便溘然死去。
后记
介绍就到此为止了,估计看得完的人不多吧...
不管怎样,象以前我的枪械知识系列一样,希望大家喜欢啦~
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发表于 2007-7-17 20:57:40
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楼主
发表于 2007-7-17 21:17:28
