가이거 계수기
가이거 계수기 (Geiger counter)는 방사선을 검출하는 데 사용되는 기기의 일종이다. 가이거-뮐러 계수관을 사용하여 전리 방사선을 감지하고 측정하며, 주로 알파 입자, 베타 입자, 감마선 등을 검출하는 데 사용된다. 1908년 한스 가이거가 개발하고, 이후 1928년 발터 뮐러가 개선하여 현재의 형태를 갖추게 되었다.
작동 원리
가이거 계수기는 주로 금속으로 만들어진 관 내부에 낮은 압력의 불활성 기체(예: 네온, 아르곤)와 할로겐 가스를 채워 넣은 가이거-뮐러 계수관을 핵심 부품으로 사용한다. 계수관 중앙에는 양극선(애노드)이 위치하며, 관의 벽은 음극선(캐소드) 역할을 한다. 높은 전압이 양극과 음극 사이에 걸려 있는 상태에서 방사선 입자가 계수관 내부로 들어오면, 기체 분자를 이온화시켜 자유 전자와 양이온을 생성한다. 이 자유 전자는 강한 전기장 때문에 양극으로 가속되어 이동하면서 다른 기체 분자와 충돌하여 추가적인 이온화를 일으키는 연쇄 반응(타운젠트 방전)을 유발한다. 이러한 연쇄 반응으로 인해 짧은 시간 동안 많은 수의 이온이 생성되고, 이로 인해 전류 펄스가 발생한다. 이 전류 펄스를 감지하여 방사선의 존재를 확인하고 측정한다. 할로겐 가스는 방전 후 발생하는 자외선을 흡수하여 불필요한 재방전을 막고 계수관의 수명을 연장하는 역할을 한다.
특징
- 높은 감도: 비교적 적은 양의 방사선도 검출할 수 있다.
- 간단한 구조: 사용하기 쉽고 휴대가 간편한 모델이 많다.
- 에너지 분해능 부족: 방사선의 종류나 에너지를 정확하게 구별하는 데는 한계가 있다. 각 방사선의 에너지 스펙트럼을 분석하는 데는 어려움이 있다.
- 불감 시간: 한 번의 방전 후 다음 방사선을 검출하기까지 약간의 시간(불감 시간)이 필요하다. 이 시간 동안에는 방사선을 감지하지 못할 수 있다.
활용 분야
- 환경 방사선 감시: 토양, 물, 공기 중의 방사선 수치 측정.
- 식품 방사능 검사: 식품의 방사능 오염 여부 확인.
- 의료 분야: 방사선 치료 시 방사선량 측정, 방사선 작업 종사자의 안전 관리.
- 산업 분야: 비파괴 검사, 방사선 투과 검사.
- 교육 및 연구: 방사선 관련 교육 및 연구 활동.
참고 문헌