Tentokrát si ukážeme několik vyráběných intenzimetrů s GM trubicí.
Vyráběné intenzimetry s GM trubicí
Princip činnosti Geiger – Müllerovy trubice jsme si vysvětlili už na začátku, stručně si jej zopakujme. Uzavřená kovová trubice naplněná vhodným plynem tvoří jednu elektrodu, vodič uprostřed ní druhou, mezi nimi je napětí v řádu stovek voltů. Kdekoli se v objemu trubice srazí částice s vyšší energií s jinou a dojde k lavinové ionizaci, vznikne v trubici elektrický výboj, který vně zaregistrujeme jako proudový impulz. Po doznění impulzu musí uběhnout určitá krátká doba na doznění laviny a opětovné nabití elektrody, teprve pak je trubice schopna zaregistrovat další pulz. Při malých intenzitách záření je GM trubice vynikající a citlivá, neinformuje ale ani o druhu částice, ani o její energii, směru letu a podobně. Od určité intenzity záření GM trubice ztrácí schopnost registrovat všechny částice, tím ztrácí přesnost.
Tři přístroje s GM jako příklad
V principu GM trubice funguje pro všechny typy záření (α, β, γ i RTG), ovšem vzhledem ke kovovému materiálu pláště může α záření registrovat jen tehdy, když má „okénko“ z dostatečně propustného materiálu. Ani tak nebývá vůči α záření příliš citlivá, zejména s ohledem na omezené rozměry „okénka“. Další důležitá věc je, že citlivost GM trubice je úměrná jejímu objemu, čím větší, tím je obecně citlivější. Z toho plyne, že při měření slabých intenzit záření (pozadí) můžeme zvětšit citlivost a následně buď zpřesnit výsledek nebo zkrátit dobu měření buď tím, že použijeme větší trubici, nebo použijeme několik menších trubic a vyhodnocení bere impulzy od všech.
Za typickou velikost GM trubice se obvykle považuje průměr kolem 1 cm a délka kolem 10 cm, to odpovídá často používanému typu SBM-20 (11 x 110 mm). Příkladem větší a citlivější trubice je třeba SBM-19 s průměrem 18 mm a délkou 195 mm, která má téměř 5x větší objem. Citlivost ale není jednoduše přímo úměrná objemu, mimo jiné proto, že k první ionizaci z laviny nemusí (a často ani nemůže) dojít uvnitř trubice, ale i venku v „blízkém okolí“. To zlepšuje možnosti extrémně malých GM trubic, které existují také, i když jsou dost neobvyklé a drahé. Používají se třeba v hodinkách vybavených detektorem záření. Cena takových hodinek zpravidla převyšuje 30000 Kč a nemalou část z toho tvoří trubice s průměrem kolem 2 mm a délkou asi 10 mm.
Větší trubice SBM-19
Podívejme se nyní postupně na tři vyráběné intenzimetry/dozimetry, které reprezentují každý jinou třídu přístrojů. Ze svého sortimentu je poskytla na krátké vyzkoušení firma Jarov.NET .
SMB-2015 se podobá mobilu
SMB-2015 je malý kompaktní měřič β a γ záření (i RTG), který silně připomíná mobilní telefon rozměry, podsvíceným barevným 2´´ LCD displejem, joystickovým „Nokia“ tlačítkem a intuitivním ovládáním přes grafické menu. Je určen pro osobní domácí použití, ke kontrole prostředí, potravin, nebo třeba stavebních materiálů. Může fungovat jako intenzimetr i jako dozimetr (měření kumulované dávky) pro lidi pracujícími se zdroji ionizačního záření. Pro dlouhodobé sledování se do paměti vejde období až dva roky při jednom měření za hodinu.
Uvnitř je jedna GM trubice SBM-20
Kromě číselných hodnot poskytuje SMB-2015 efektní výstupy v podobě grafů na displeji. Zejména pro nekvalifikovanou obsluhu je určeno textové zhodnocení nebezpečnosti situace podle aktuálních naměřených dat. Přístroj se napájí z vestavěného akumulátoru a je podobně jako mobily nabíjen přes USB konektor, který umožňuje i přenos dat do PC. Výdrž na jedno nabití je až 300 hodin bez podsvícení displeje.
SMB-2015 používá k detekci jednu GM trubici, zachycuje RTG a γ záření v rozsahu energie 100 keV až 1,25 MeV. Rozsah měření dávkového ekvivalentu je 0,01 – 999 μSv/h respektive 0,1 – 9990 μR/h. Celkově jde o snadno ovladatelný praktický osobní měřič za relativně přístupnou cenu kolem 5400 Kč, citlivostí ani rychlostí měření při slabých úrovních záření ovšem nevyniká.
Ekolog mini
Ekolog mini je o něco větší a nebudí zdaleka tak moderní a „profesionální“ dojem. Displej je jen dvouřádkový, znakový, ovládání těžko lze označit za uživatelsky přívětivé. Zdání ale klame, co se týká možností, je tento přístroj určený spíše pro znalé uživatele, kterým nejde o efekt, ale především o výsledky, velmi zajímavý a relativně levný.
Uvnitř měřiče Ekolog jsou dvě GM trubice vybavené okénkem, takže může měřit α, β, γ i RTG záření. Zejména citlivost na α je v dané cenové kategorii neobvyklá. Ke vstupu α částic slouží dvě mřížky na boku přístroje. Displej udává počet kvant zachycených od počátku měření, dávkový ekvivalent měření, průměrný dávkový ekvivalent za poslední 4 měřicí cykly (jeden trvá 120 s) a práh hodnoty pro signalizaci. Na překročení nastavené meze upozorní pípnutím.
„Okénka“ pro vstup alfa částic
Ekolog mini se používá jako osobní přístroj kvůli ochraně zdraví, také třeba v celních skladech, při těžbě a zpracování rud nebo při orientačním průzkumu terénu. Napájí se z 9 V baterie a za obvyklých podmínek vydrží v provozu asi 200 hodin. Rozsah měření je jeden a to do 9,99 μSv/h, k rozlišení jednotlivých druhů záření slouží stínící destičky. Cena tohoto přístroje se pohybuje kolem 7500 Kč.
STORA-TU typ RKS-01
STORA-TU typ RKS-01 patří už mezi profesionální certifikované robustní prachotěsné a vodotěsné intenzimetry/dozimetry. Pro rychlé a přesné terénní měření využívá čtyři GM trubice. Dodává se včetně pouzdra na rameno, držáku a teleskopické tyče usnadňující nesení těsně nad zemí nebo vsunutí přístroje do obtížně přístupných míst. K odstínění β záření slouží rychle odnímatelný ocelový kryt trubic ze spodní strany. Díky vyšší citlivosti dokáže odhalit zdroj záření na větší vzdálenost nebo přes překážku.
Čtyři GM trubice uvnitř
RKS-01 je využíván armádou, jednotkami rychlého nasazení i profesionály v jaderných provozech a výzkumných ústavech se zdroji ionizujícího záření, k oficiální kontrole stavu životního prostředí, v důlním průmyslu. Registruje i vysoce energetické částice γ o energii 2,8 MeV (ze zářiče Co-60) používané v lékařství i průmyslu, na něž nejsou jednoduché přístroje citlivé.
Držák na teleskopické tyči
Přístroj na velkém LCD displeji zobrazuje naměřené hodnoty v číselné podobě. Počítá a ukazuje přípustnou odchylku výsledku, která s prodlužující se dobou měření na jednom místě postupně klesá. Rozsah měření dávkového ekvivalentu je 0,05 – 999,9 μSv/h (0,1 – 9999 μR/h) se spolehlivostí měření ±15%. Měří RTG a γ záření v rozsahu energie 50 keV až 3 MeV nebo β částice 500 keV až 3 MeV. Přístroj dokáže automaticky rozlišit podíl β a γ záření. Délka měřicího cyklu je proměnná od 1 do 70 s, základní informaci přístroj poskytuje velmi rychle už během 5 s, pak dál údaj zpřesňuje. Na dva mikrotužkové články (AAA) je RKS-01 schopen pracovat až 2500 hodin. Cena blížící se 40000 Kč pochopitelně patří do jiné kategorie, než u předchozích dvou přístrojů.
Příště se podíváme na jednotky používané k měření a seženeme si samostatnou GM trubici.