가이거 計數器 (Geiger 計數器)는 이온化 放射線 을 測定하는 裝置이다. 가이거-뮐러 計數器 라고도 한다.

가이거 計數器는 손으로 들고 다닐 수 있어 널리 使用되는 放射能 測定裝備이다. 不活性 氣體를 담은 가이거-뮐러 計數管 을 利用하여 알파 粒子 , 베타 粒子 , 감마선 과 같은 放射能에 依해 不活性 氣體가 이온化되는 程度를 標示하여 放射能을 測定한다.

가이거 計數器에 適用된 放射能 檢出 原理는 1908年 發見되어 한스 가이거 에 依해 開發되었다. 1928年 가이거의 弟子 발터 뮐러가 現在와 같은 方式으로 改良하였다.

測定 原理 [ 編輯 ]

 이 部分의 本文은 가이거-뮐러 計數管 입니다.

가이거 計數器는 計數管과 디스플레이 裝置로 나뉜다. 計數管은 電極으로 連結된 金屬 실린더로 헬륨 , 네온 , 아르곤 과 같은 不活性 氣體를 낮은 壓力으로 담고 있다. 放射能이 計數管 끝에 있는 窓을 통해 들어오면 放射能 에너지에 依해 不活性 氣體가 이온化된다. 計數管에는 그림과 같이 電源이 連結되어 있어서 不活性 氣體가 이온化되면 電流가 흐른다. 不活性 氣體의 이온化에 依한 電流는 極微量이나 타운센드 放電 을 利用하여 增幅하여 測定이 容易하게 할 수 있다. 디스플레이 裝置는 이 電流를 測定하여 나타낸다.

計測 [ 編輯 ]

가이거 計數器에는 基本的으로 두 가지 方式의 計測 方法이 있다. 計數 測定 方式과 被爆量 測定 方式이 그것이다. 計數 測定은 非活性 氣體가 이온化 되는 比率을 測定하는 單純한 方式이다. 計數 測定의 單位는 秒當, 분당 또는 一定 期間의 總量 等으로 區分할 수 있다. 알파 粒子나 베타 粒子를 檢出할 때 흔히 利用된다. 被爆量 測定은 보다 複雜한데, 감마선이나 X-線의 被爆量을 시버트 單位로 標示한다. 그러나, 가이거-뮐러 計數管은 現在의 房사량만을 測定할 수 있을 뿐이기 때문에 被爆量의 標示는 檢出된 放射線量을 바탕으로 소프트웨어가 計算한 것을 나타낸 것이다. ^[1] 이 때문에 被爆量은 計數器가 어떤 方式으로 調律되어 있느냐에 따라 조금씩 다른 값을 나타낼 수 있다.

計測齒의 標示 方式으로는 指針이나 소리를 利用하는 아날로그 方式과 液晶디스플레이 等에 標示하는 디지털 方式이 있다. 最近의 가이거 計數器는 遠隔으로 컴퓨터나 네트워크에 連結되어 計測齒를 電送할 수 있다.

限界 [ 編輯 ]

가이거 計數器의 測定 方式에는 두 種類의 主要 計測 限界가 있다. 하나는 가이거-뮐러 計數管은 磁氣場 안에 投入되는 放射線量만을 測定할 뿐 그 種類를 區分하지는 못한다는 것이다. ^[1] 다른 하나는 放射能量 測定 範圍가 比較的 작아 一定값 以上의 强力한 放射能이 投入되면 더 以上 測定이 되지 않는 데드타임이 發生한다는 것이다. 이는 가이거-뮐러 界首官 안의 非活性 氣體가 强한 放射能으로 모두 이온化 될 때 發生한다. 大槪는 秒當 10 ⁴ 會에서 10 ⁵ 回 以上의 이온化가 進行되면 데드타임이 發生한다. 이 境遇 實際 放射線量은 가이거 計數器가 나타내는 것보다 훨씬 클 수 있다 ^[1]

種類 [ 編輯 ]

가이거 計數器의 種類와 使用 方法은 探知機의 設計 方式에 따라 相當히 많으나 一般的으로 放射線을 檢出하는 方式에 따라 엔드윈도(end-window), 틴월드(thin-walled), 틱월드(thick-walled)로 區分할 수 있다.

粒子 檢出 [ 編輯 ]

한스 가이거 가 만든 最初의 가이거 計數器는 알파 粒子와 베타 粒子를 檢出하기 爲한 것이었다. 가이거는 엔드윈도 方式의 計數器를 製作하여 알파 粒子와 작은 에너지를 갖는 베타 粒子를 檢出하였는데, 이 方式의 計數器는 오늘날에도 如前히 使用되고 있다. 엔드윈도 方式의 가이거 計數器는 가이거-뮐러 計數管 끝에 粒子가 잘 通過될 수 있도록 雲母 材質의 窓을 낸 것이다. 創意 密度는 約 1.5 - 2.0 mg/cm ² 로 알파나 베타粒子 大部分은 正智力 을 받지 않고 窓을 通過한다. 이렇게 하여 空氣中에 있는 粒子나 固體 形態의 物質에서 放射되는 粒子를 檢出할 수 있다. ^[2]

알파 粒子는 짧은 距離를 지나는 동안 急速히 減殺된다. 減殺 없이 檢出하려면 理想的인 環境에서도 엔드윈도를 소스에서 10 mm 以內의 距離에 두어야 한다. ^[2] 게다가 가이거-뮐러 計數管은 같은 磁氣場을 利用하여 放射線量을 檢出하므로 알파와 베타 粒子를 區分할 수 없다. ^[1] 큰 에너지를 갖는 베타 粒子는 알파 粒子와는 다른 樣相을 보이기 때문에 計數器 造作에 熟鍊된 사람은 이를 區分할 수 있다. 하지만, 이 境遇에도 放射線 소스에 檢出器가 級接해 있다면 알파와 베타 粒子를 區分할 수 없다. 엔드緯度 方式으로 짧은 時間에 放射線量 測定을 마치기 위해 計數管의 斷面積을 크게한 計數器가 製作되어 있다. 이런 模樣의 計數器를 팬케이크型 가이거 計數器라고 한다.

높은 에너지 狀態의 베타 粒子는 윈도가 없는 틴월드 가이거-뮐러 計數管으로도 檢出이 可能하다. 큰 停止力을 갖는 粒子만 計數管 內의 不活性 氣體까지 到達하도록 함으로써 높은 에너지 狀態의 粒子를 檢出하게 한 것이다. ^[2]

엔드윈도 方式의 가이거 計數器는 작은 크기로 低廉하게 製作할 수 있어 오늘날에도 移動式 放射能 檢出器로 흔히 使用된다. ^[3]

감마선 및 X-線의 檢出 [ 編輯 ]

감마선을 檢出하기 위해 윈도가 없는 計數管이 달린 가이거 計數器가 使用된다. 그러나 감마선은 알파나 베타 粒子와 달리 不活性 氣體를 이온化시키는 效果가 작아 檢出 效率은 좋지 않다. ^[2]

中性子 檢出 [ 編輯 ]

가이거 計數器는 磁氣場을 利用하여 放射能 粒子가 非活性 氣體를 이온化 시키는 程度를 計數하기 때문에 一般的인 方法으로는 中性子를 檢出할 수 없다. 中性子를 檢收하기 위해 플라스틱 制御者가 달린 가이거-뮐러 計數管에 三不火棚소나 헬륨-3 을 채워 使用한다. 中性子가 플라스틱 制御者와 衝突하면 알파 粒子가 發生하고, 이렇게 發生된 알파 粒子가 氣體를 이온化 시키게 된다.

歷史 [ 編輯 ]

1908年 한스 가이거 는 어니스트 러더퍼드 의 指導 아래 맨체스터 빅토리아 大學校(現 맨체스터 大學校 )에서 알파 粒子 를 檢出할 수 있는 計數管을 開發하였다. ^[4] 이 初期 計數器는 但只 알파 粒子만을 檢出할 수 있었다. 計數器의 測定 原理인 放射能에 依한 이온化 메커니즘은 1897年에서 1901年 사이에 존 實利 타운센드 가 發見한 것으로 ^[5] , 타운센드 放電 은 放射性 粒子가 原子와 衝突하여 이온化할 때 튀어나온 自由 電子가 높은 電壓의 電氣場에 놓이면 連鎖 放電되는 것으로 이 現象을 利用하면 이온化 程度가 아주 작더라도 測定할 수 있게 된다.

1928年 가이거는 그의 博士後 過程 弟子였던 발터 뮐러 와 함께 보다 精巧한 測定이 可能한 가이거-뮐러 計數管 을 開發하였다. ^[6] 이로서 보다 값싸게 粒子性 放射能을 測定할 수 있는 가이거-뮐러 計數器가 만들어졌다. 적은 費用과 작은 크기라는 長點 때문에 가이거-뮐러 計數器는 代表的인 携帶用 放射能 測定器가 되었다.

오늘날 쓰이는 가이거-뮐러 計數器는 1947年 美國의 科學者 시드니 리브슨 에 依해 改良된 것이다. ^[7] 리브슨이 改良한 가이거-뮐러 計數管은 보다 오랬동안 使用할 수 있고, 作動 電壓도 400-600 볼트로 旣存의 것보다 낮다. ^[8]

關聯 寫眞 [ 編輯 ]

• 
  긴 長대에 가이거 計數器를 달아 放射性 廢棄物 保管 容器에 放射能 漏水 地點이 있는 지 檢査하는 모습.
• 
  블루투스 通信을 利用하여 컴퓨터에 計測 情報를 傳達할 수 있는 팬케이크型 가이거-뮐러 計數器
• 
  墜落한 衛星 破片에서 감마선 放出이 있는 지 確認하기 위해 가이거 計數器를 使用하는 모습.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 係數 效率
• 線量計
• 시버트

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

위키미디어 公用에 가이거 計數器 關聯 미디어 分類가 있습니다.

• (英語) How a Geiger counter works.