Aufbau
Prinzipskizze eines Geigerzählers
Der Hauptbestandteil des Geigerzählers ist ein Metallrohr, das die Kathode (−) bildet, in dessen Mitte sich ein Draht befindet, der als Anode (+) dient. Bei Zählrohren, die für die Detektion von Alpha-Strahlung gedacht sind, befindet sich am vorderen Ende ein strahlendurchlässiges Fenster (z.B. aus Glimmer oder Mylar), während im hinteren Teil ein Isolator steckt, der auch die Anode hält und sie von der Kathode isoliert. Zählrohre, die nur für Beta-Strahlung oder Gamma-Strahlung verwendet werden, können auch ohne dieses Fenster auskommen. Der Grund dafür liegt in einer höheren Reichweite letzterer, während Alpha-Strahlung nur eine geringe Eindringtiefe in Feststoffe hat. Das Fenster aus Glimmer oder Mylar ist sehr dünn, so dass es nur sehr schwer abdichtbar ist. Im Inneren befindet sich ein Edelgas (welches keine negativen Ionen bildet, z.B. Argon oder Krypton) mit geringem Druck (um 200 hPa absolut). Zwischen Anode und Kathode liegt eine Gleichspannung von mehreren hundert Volt an, die bewirkt, dass die elektrisch geladenen Teilchen des Gases, die Ionen, zu den Elektroden wandern.
Funktionsweise [Bearbeiten]
Geigerzähler bei geringer Zählrate
Geigerzähler bei hoher Zählrate
Tritt eine ionisierende Strahlung ein, so trennt diese auf ihrer Flugbahn Hüllenelektronen des Edelgases von ihren Atomkernen. Die Elektronen werden aufgrund der elektrischen Feldkraft in Richtung Anode beschleunigt und kollidieren dabei mit weiteren Gasatomen, die so ebenfalls ionisiert werden (Stoßionisation, Gasentladung). Die so lawinenartig freigesetzten Elektronen ermöglichen nun einen Stromfluss zwischen Anode und Kathode, der mittels eines in den Stromkreis eingeschalteten Widerstandes in ein Spannungssignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird dann elektronisch verstärkt und entweder als akustisches (Knacken, Piepston) oder optisches Signal (Blinken eines Lämpchens) angezeigt. Um die Aktivität bzw. die Dosisleistung eines Präparates abschätzen zu können, werden diese Impulse außerdem von einer Zählerschaltung erfasst.
Wichtig ist, dass die Anode mit einem hochohmigen Widerstand von einem Megaohm oder mehr an die Hochspannung von meist 500 V angeschlossen wird. Hierdurch wird der Entladungsstrom begrenzt und die Strom-Entladung zum Erlöschen gebracht, da an dem mit dem Zählrohr in Reihe geschaltetem Widerstand eine Spannung abfällt, die die Zählrohrspannung entsprechend verkleinert, so dass die Stoßionisation und damit der Stromfluss im Zählrohr aufhört. Fließt durch den Widerstand kein Strom mehr, so liegt die volle Spannung wieder am Zählrohr an.
