Geigerzähler

und Strahlenmessgeräte

Geigerzähler - das Geiger-Müller-Zählrohr

Hans Geiger, der Erfinder des nach ihm benannten Geigerzählers, stellte 1913 den ersten Vorläufer eines Zählrohres her. Mit seinem Mitarbeiter stellte er weitere Forschungen an, bis sie schließlich 1928 den erste Geiger-Müller-Zähler veröffentlichten. Das Gerät, das das erste seiner Art war, reagierte auf Strahlungsquanten mit einem elektrischen Impuls. Die Bezeichnung eines Zählers bekam dieses Gerät wegen seines Potenzials, mit ihm die einfallenden Quanten beziehungsweise Teilchen zählen zu können. Auch bei heutigen Geräten wurde diese Namensgebung beibehalten, auch wenn sie nicht mehr ausschließlich zum reinen Zählen verwendet werden. Die seit der Erfindung weiter entwickelten Geigerzähler vermögen inzwischen auch über Energiemessung und Unterscheidung der Strahlungsarten.

Streng genommen bezeichnet der Begriff Geigerzähler nur das Geiger-Müller-Zählrohr. Umgangssprachlich wird darunter jedoch das gesamte Strahlungsmessgerät verstanden. Dieses besteht aus einem Detektor, in diesem Falle das Geiger-Müller-Zählrohr, und einem daran angeschlossenen Gerät, welches die elektrischen Impulse des Zählrohrs interpretiert und wiedergibt.

Der prinzipielle Aufbau eines Geigerzählrohrs ist recht einfach. Hauptbestandteil ist ein Metallrohr, in dessen Inneren sich ein Draht befindet. Die zwei Bauteile sind voneinander isoliert, sodass dazwischen kein Elektronenübergang erfolgt. Bei Geräten, welche leichte Strahlung, beispielsweiße alpha-Strahlung, detektieren sollen, ist die eine Seite durch eine strahlungsdurchlässige Folie verschlossen, die andere mit Metall. Jene, die stärkere Strahlungen messen, können auch ohne dieses Fenster auskommen und an beiden Enden mit Metall verschlossen sein. Im Inneren des Rohres befindet sich ein unter Druck stehendes Gas. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um ein Edelgas wie Argon, da dieses keine negativen Ionen bildet. Bei Geräten für Spezialanwendungen kommen auch alternative Gase, wie Kohlenstoffdioxid, zum Einsatz. Das Zählrohr des Geigerzählers wird unter Strom gesetzt, wobei das Metallrohr die Kathode, also den negativen Pol, der Draht die Anode, das ist der positive Pol, bildet.

Tritt nun Strahlung in das Zählrohr ein, so trennt diese auf ihrer Bahn die Hüllenelektronen vom Atomkern. Durch die Ladung der Anode werden die freigesetzten Elektronen in Richtung dieser beschleunigt. Dabei kollidieren sie mit weiteren Atomen, die sie ebenfalls ionisieren. Es entsteht damit eine exponentiell zunehmende Menge freier Elektronen. Es entsteht zwischen Kathode und Anode ein Stromfluss, den der Geigerzähler in ein Spannungssignal umwandelt. Elektronisch verstärkt gibt er es als optisches Signal in Form eines Blinkens, oder als akustisches Signal in Form eines Knackens wieder.

In der Praxis wird zur Strahlungsdetektion mit einem Geigerzähler das Zählrohr nahe dorthin gehalten, wo der Strahlungsursprung vermutet wird. Über die Häufigkeit des Blinkens beziehungsweise Knackens wird der Ursprung lokalisiert. Ansteigende Frequenz bedeutet mehr Impulse und damit eine Näherung an die Quelle der Strahlung.

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