Geigerteller

Degeigerteller(ook geiger-müllerteller, geiger-müllertelbuis, GM-buis of GM-teller geheten) is een stralingsdetector, waarmeeioniserende stralinggemeten kan worden. Zulke straling, zoalsröntgenstralenenradioactiviteit,is niet door menselijkezintuigenwaar te nemen.Hans Wilhelm GeigerenWalther Müllervonden in1928de teller uit.

Geschiedenis

In 1908 vondHans Wilhelm Geigereen experimentele techniek uit voor het detecteren vanalfadeeltjes,die later zouden worden gebruikt om de geiger-müllertelbuis te ontwikkelen in 1928. Dit vroege model van de teller kon alleen alfadeeltjes detecteren en maakte deel uit van een groter experimenteel apparaat. Het fundamentele ionisatiemechanisme dat werd gebruikt, werd ontdekt doorJohn Sealy Townsendtussen 1897 en 1901.^[1]Het staat bekend als de townsend-ontlading wat neerkomt op de ionisatie van moleculen door ioneninslag.

Pas in 1928 ontwikkeldenGeigerenWalther Müller(eenpromovendusvan Geiger) de verzegelde geiger-müller-buis die gebruikt maakte van de basisionisatieprincipes die eerder experimenteel waren gebruikt. Klein en robuust, het kon in tegenstelling tot zijn voorgangers niet enkelalfa-enbètastralingdetecteren maar ookgammastraling.^[2]Nu kon een praktisch meetinstrument relatief goedkoop worden geproduceerd en zo werd de geigerteller geboren. Omdat de buisoutput weinig elektronische verwerking vereiste, bereikte het instrument een grote populariteit als draagbare stralingsdetector.

Modernere versies van de geigerteller maken gebruik van een buis, die behalveargon,heliumofneoneenhalogeenbevat, om degasontladingte doven; een techniek die bedacht is doorSidney H. Liebson.Dit vanwege de veel langere levensduur en lagere bedrijfsspanning, gebruikelijk tussen 400-900volt.^[3]

Principe

Het principe van de geigerteller berust op deioniserendewerking van de te meten straling. In een buis (ionisatiekamer) gevuld met een verdundtelgaswordt een hogeelektrische spanningaangelegd. Deze spanning wordt zo hoog gekozen dat een enkel ioniserend deeltje vele ionenparen veroorzaakt, in de orde van 10⁸(het versterkingsgetal ofamplification value A). Dit spanningsgebied heet het geiger-müller-gebied. De spanning mag niet zo hoog zijn dat spontaan elektrische doorslag optreedt.

Als straling de buis passeert, zal het gas even geïoniseerd worden en zal er korte tijd een kleineelektrische stroomlopen. Vaak wordt dit versterkt en naar eenluidsprekergestuurd, waardoor een tik hoorbaar wordt. Beluister eenrustige geigertellerof eendrukke geigerteller.Hiernaast wordt de hoeveelheid tikken per tijdseenheid ook op een display aangegeven.

In de figuur is te zien dat de buisCgeaard is en alskathodefungeert, terwijl op de as van de buis een geïsoleerde staafPalsanodedient. Langs de hele anode komt de lawine vanelektronenaan, die door een ioniserend deeltje (hier een α-deeltje) zijn losgemaakt. Daaromheen vormt zich dan kortdurend eencilindrischelaag van positieveionen,die op weg gaan naar de relatief negatieve buiswand, de kathode. Deze positieve ionen bewegen trager dan de elektronen en veroorzaken dedode tijdvan de GM-buis, waarin hij ongevoelig is voor een nieuw invallend ioniserend deeltje. HetmicavensterMmoet dik genoeg zijn om het drukverschil tussen de binnen- en buitenkant van de GM-buis te weerstaan, maar dun genoeg zijn omα-deeltjesdoor te laten.

Beperkingen

geen selectiviteit. De gekozen spanning heeft als gevolg dat zelfs een zwakβ-deeltjeofγ-straalkortdurend voor maximaleionisatiezorgt. Zodoende is het niet meer mogelijk verschillende soorten straling te onderscheiden.
lange dode tijd. Dedode tijd- waarin na een signaal geen nieuwe ionisatie kan worden gemeten - is relatief lang, in de orde van 100 - 300μs(microseconde, miljoenste seconde).

Deproportionele tellerheeft deze beperkingen niet.

Voordeel

Door de keuze van een hoogspanning waarbij maximale ionisatie optreedt is het uitgangssignaal steeds hetzelfde en volstaat een goedkope hoogspanningsvoeding, anders dan bij proportionele tellers.

Onderzoek

InNederlanddoet hetRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu(RIVM) onderzoek naar de straling. Sinds dekernramp van Tsjernobylzijn hiertoe overal in het land kastjes met geigertellers neergezet die ieder uur hun meetwaarden doorsturen.^[4]De metingen worden online ontsloten via een website van de EU.^[5]De plekken met de meeste straling in Nederland zijn Zaandam en Hellevoetsluis (bron: 2019).^[4]Het onderzoek maakt deel uit van het platform European Radiological Data Exchange Platform (EURDEP) waaraan 39 landen deelnemen.^[6]

Trivia

Na dekernramp van Fukushimasteeg in Europa de verkoop van geigertellers. Aan het nut daarvan kan getwijfeld worden, daar een commerciële geigerteller (die 300 à 500 euro kost) niet gevoelig genoeg is om de geringe overgewaaide radioactiviteit te meten. Ook wordt radioactiviteit door de overheid gemeten en wordt geïmporteerd voedsel op radioactiviteit getest.