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Was ist ein Gegerzähler?

Abbildung von mineralium.com

Wie funktioniert ein Geigerzähler?

Eine verbreitete Methode zur Messung radioaktiver Strahlung beruht auf einem Zählrohr nach dem Geiger-Müller Prinzip. Dieses Zählrohr besteht meist aus einem als Kathode (-) fungierenden Metallrohr, das mit einem Edelgas – Helium, Argon oder Neon – unter vermindertem Druck (ca. 200 hPa) gefüllt ist. Durch die mittlere Achse dieser Röhre ist ein Draht (meist Wolfram) als Anode (+) gespannt. Zwischen der Kathode und der Anode wird eine Hochspannung von mehreren hundert Volt angelegt.

Ionisierende Strahlung

Mit einem Geigerzähler lässt sich ionisierende Strahlung messen. Ionisierende Strahlung heißt allgemein jede Strahlung, die es vermag, ein Elektron aus einem Atom oder Molekül herauszuschlagen. Derartige Strahlung geht auch von radioaktiven Stoffen aus, weshalb man häufig von „radioaktiver Strahlung“ spricht. Genau genommen ist allerdings nur das Material radioaktiv, das ionisierende Strahlung aussendet, nicht die Strahlung selbst.

Was passiert im Geigerzähler

Wenn nun ein ionisierendes α- oder β-Teilchen oder ein ionisierendes γ-Quant in das Geiger-Müller-Zählrohr eindringt, spaltet dieses beim Eindringen Elektronen von den Atomkernen des darin befindlichen Edelgases ab. Aufgrund der hohen Spannung im Zählrohr wird das Elektron (-) mit großer Beschleunigung zur Anode gezogen (+). Das Elektron wird so stark beschleunigt, dass weitere Teilchen beim Zusammentreffen mit dem Elektron ionisiert werden und so eine ganze Kaskade von Sekundärteilchen entsteht, die zu einer „Sättigung“ des Zählrohrs führen. Durch diese Wechselwirkungen entsteht eine Kettenreaktion: Unzählige Elektronen erreichen den Anodendraht und das ionisierte Gas wird für kurze Zeit leitend. Der Stromkreis schließt sich.

Die Elektronen fließen über den Widerstand zum Pluspol. Nach dem Ohmschen Gesetz entsteht über diesem Widerstand eine Spannung. Diese Spannung wird über einen parallel angeschlossenen Verstärker elektronisch verstärkt und schließlich durch einen Zähler gemessen oder über einen Lautsprecher durch ein Knackgeräusch akustisch widergegeben. So entsteht das typische Knackgeräusch eines Geigerzählers. Das Knacken signalisiert also: Ein ionisierendes Teilchen hat das Geiger-Müller-Zählrohr betreten.