Máy đo bức xạ hạt nhân là gì

Máy đo bức xạ hạt nhân phát hiện bức xạ hạt nhân bằng cách đo sự phát ra bức xạ ion hóa của các hạt alpha, hạt beta và tia gamma. Còn được gọi là máy dò bức xạ, máy đếm geiger bao gồm hai thiết bị chính: thiết bị điện tử xử lý và ống geiger. Ống geiger chứa đầy khí trơ áp suất thấp như heli, argon hoặc neon.

Nếu bức xạ phóng xạ xảy ra, khí trơ bị ion hóa. Một cực dương trong ống geiger ghi lại số lượng các hạt bị ion hóa tương quan số lượng với cường độ của bức xạ phóng xạ. Sau đó, phép đo hoạt độ phóng xạ được hiển thị trên màn hình LCD của máy đếm định vị hoặc máy dò bức xạ.

Máy đo bức xạ hạt nhân là gì

Máy đo bức xạ, đôi khi gọi gọn là máy đo liều bức xạ, là máy đo liều chiếu bức xạ ion hoá. Nó có hai mục đích sử dụng chính: xác định liều bị chiếu để bảo vệ an toàn phóng xạ cho con người và để đo liều trong cả quy trình y tế và công nghiệp.

Việc đo độ phóng xạ cũng như phân loại các giá trị độ phóng xạ là rất quan trọng. Ví dụ, bức xạ gamma trên mặt đất được đo theo các giá trị chung từ 0,03 – 0,3 µSv / h (microsievert / giờ). Phạm vi dao động “bình thường” này được điều hòa bởi các nguyên tố phóng xạ tự nhiên trong lòng đất như uranium và kali. Để tính toán hệ số này, người ta phải tính đến bức xạ vũ trụ. Ví dụ, khi xem xét bức xạ vũ trụ, hàm lượng phóng xạ cực đại tại Schneefernerhaus, trạm nghiên cứu môi trường cao nhất của Đức, xấp xỉ bằng 110 µSv / h.

Tại TKTech, bạn sẽ tìm thấy ba loại máy đếm geiger hoặc thiết bị phát hiện phóng xạ để giúp bạn đo độ phóng xạ: 1) máy đo phóng xạ alpha, 2) máy đo để phát hiện phóng xạ alpha, beta và gamma và 3) máy đo phóng xạ cho con người.

Để tìm hiểu thêm về các ứng dụng bộ đếm geiger và cách phát hiện phóng xạ, vui lòng xem video và đọc thông tin được cung cấp bên dưới.

Bức xạ hạt nhân

Trong lõi của nguyên tử (hạt nhân) được bao quanh bởi các electron quay quanh, giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời. Các electron mang điện tích âm và thường triệt tiêu một số lượng bằng nhau của các proton mang điện tích dương trong hạt nhân. Nhưng nếu một electron hấp thụ năng lượng từ bức xạ, nó có thể bị đẩy ra khỏi quỹ đạo của nó. Hành động này được gọi là “ion hóa” và tạo ra một “cặp ion” — một điện tử tự do, mang điện tích âm và một nguyên tử mang điện tích dương.

Con người không thể phát hiện ra việc tạo ra một cặp ion thông qua năm giác quan của họ. Nhưng máy đo bức xạ hạt nhân Geiger là một công cụ đủ nhạy để phát hiện sự ion hóa. Hầu hết chúng ta đã từng nghe hoặc nhìn thấy bộ đếm Geiger. Chúng là thiết bị điện tử ít tốn kém nhất có thể cho bạn biết có bức xạ xung quanh bạn — mặc dù nó không thể cho bạn biết nguồn bức xạ ban đầu, loại nó là gì hoặc nó có bao nhiêu năng lượng.

Máy hoạt động như thế nào? 

Máy đo Geiger có hai phần chính – một ống hoặc buồng kín, chứa đầy khí và một màn hình hiển thị thông tin. Bức xạ đi vào ống và khi nó va chạm với chất khí, nó sẽ đẩy một electron ra khỏi nguyên tử khí và tạo ra một cặp ion. Một sợi dây ở giữa ống hút các electron, tạo ra các cặp ion khác và cho dòng điện chạy qua dây.

Dòng điện đi đến màn hình hiển thị thông tin và di chuyển kim trên một thang đo hoặc hiển thị một số trên màn hình. Các thiết bị này thường cung cấp “số đếm mỗi phút”, hoặc số lượng cặp ion được tạo ra sau mỗi 60 giây. Nếu loa lớn được bật, nó sẽ nhấp nháy mỗi khi một cặp ion được tạo ra. Số lần nhấp cho biết có bao nhiêu bức xạ đi vào buồng đếm Geiger.

Bạn nghe thấy tiếng lách cách ngay khi bật loa vì luôn có một số bức xạ trong nền. Bức xạ này đến từ mặt trời, uranium tự nhiên trong đất, radon, một số loại đá như đá granit, thực vật và thực phẩm, thậm chí cả người và động vật khác.

Số lượng nền mỗi phút sẽ khác nhau; kim sẽ di chuyển hoặc số sẽ thay đổi ngay cả khi không có nguồn bức xạ biết gần đó. Nhiều thứ khác nhau gây ra sự biến động này, bao gồm gió, độ ẩm của đất, lượng mưa (mưa hoặc tuyết), nhiệt độ, điều kiện khí quyển, độ cao và hệ thống thông gió trong nhà.

Các yếu tố khác trong kết quả đọc bao gồm vị trí địa lý (độ cao cao hơn cho phép đếm cao hơn), kích thước và hình dạng của đầu báo và cách thiết bị phát hiện được chế tạo (vật liệu buồng khác nhau và các loại khí khác nhau).

Tùy thuộc vào độ cao và loại máy đếm Geiger, mức bức xạ phông nền tự nhiên điển hình nằm trong khoảng từ 5 đến 60 lần đếm mỗi phút hoặc hơn. Bởi vì tỷ lệ bức xạ nền thay đổi ngẫu nhiên, bạn có thể thấy phạm vi đó đứng ở một điểm. Điều quan trọng là phải hiểu rằng bộ đếm Geiger cho biết khi nào một cặp ion được tạo ra, nhưng không nói gì về loại bức xạ hoặc năng lượng của nó.

Các loại dụng cụ khác có thể cung cấp tốc độ phơi nhiễm (được biểu thị bằng miliroentgen mỗi giờ hoặc mR / giờ). Các bộ đếm này phải được hiệu chỉnh để đọc một loại bức xạ cụ thể (alpha, beta, gamma, neutron, tia x) cũng như lượng năng lượng phát ra. Việc đọc sẽ chỉ chính xác đối với loại bức xạ và mức năng lượng đó. Và những thiết bị này cần được hiệu chuẩn thường xuyên để đảm bảo rằng chúng cung cấp thông tin chính xác theo thời gian.

Để biết các chỉ số phóng xạ môi trường phức tạp hơn, hãy xem hệ thống trên toàn quốc của Cơ quan Bảo vệ Môi trường, RadNet . Sử dụng thiết bị nhạy hơn nhiều so với máy đếm Geiger, nó liên tục theo dõi không khí và thường xuyên lấy mẫu lượng mưa, nước uống và sữa tiệt trùng.

Trong lịch sử 40 năm của mình, RadNet đã phát triển một “đường cơ sở” rộng khắp trên toàn quốc về các mức nền bình thường. Bằng cách so sánh đường cơ sở này với các phép đo trên khắp các bang của Hoa Kỳ vào tháng 3 năm 2011, sau vụ tai nạn lò phản ứng Fukushima ở Nhật Bản, EPA đã có thể phát hiện sự gia tăng bức xạ rất nhỏ ở một số bang phía Tây. EPA đã phát hiện bức xạ từ Nhật Bản thấp hơn 100.000 lần so với bức xạ phông tự nhiên – thấp hơn nhiều so với bất kỳ mức nào cần quan tâm. Và bên dưới bất cứ điều gì hiển nhiên bằng cách sử dụng bộ đếm Geiger đơn giản, hoặc thậm chí các bộ đếm Geiger trải dài trên toàn quốc.

Nếu RadNet phát hiện ra sự gia tăng có ý nghĩa của bức xạ trên mức cơ bản, EPA sẽ điều tra ngay lập tức. Với hệ thống màn hình trên toàn quốc và khả năng phân tích tinh vi, RadNet là nguồn cuối cùng cung cấp thông tin chính xác về mức độ bức xạ trong môi trường ở Hoa Kỳ

Nhân tiện, bộ đếm Geiger còn được gọi là ống Geiger-Mueller, hoặc bộ đếm GM. Nó được đặt theo tên của Hans Geiger, một nhà khoa học người Đức, người đã nghiên cứu phát hiện bức xạ vào đầu những năm 1900. Walter Mueller, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tốt nghiệp của Geiger, đã hoàn thiện thiết bị dò khí kín vào cuối những năm 1920 và nhận được công lao cho công việc của mình khi ông đặt tên mình cho ống Geiger-Mueller.