ガイガー＝ミュラー計数管とは？仕組みと使い方を解説

ガイガー＝ミュラー計数管とは？仕組みと使い方を解説

ガイガー＝ミュラー計数管とは？仕組みと使い方を解説

原子力を知りたい

先生が先程おっしゃっていたGM計数管について詳しく知りたいです。

原子力マニア

GM計数管は、1928年にガイガーとミュラーによって開発された放射線測定器です。シンプルな構造で、円筒電極の中に細い中心電極を張った二極管になっています。

原子力を知りたい

中に入っている気体は何ですか？

原子力マニア

不活性気体であるアルゴンやヘリウム、それに少量のアルコールまたはハロゲンガスが封入されています。両極間に高電圧をかけると、放射線が管内に入ることで生成したイオンが引き金となり放電が起きます。一定時間内の放電（パルス）の回数を数えることで放射線の強さを測定できます。

ＧＭ計数管とは。

放射線測定器に「ガイガーカウンター」と呼ばれるものがあります。1928年にガイガーとミュラーによって開発されたシンプルな構造の装置です。

円筒形の電極内に細い中心電極を配置した二極管に、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスと少量のアルコールまたはハロゲンガスが封入されています。電極間には高電圧がかかっており、放射線が管内に入射するとイオンが発生します。このイオンが放電の引き金となり、管内で放電現象が発生します。

一定時間内の放電回数をカウントすることで、放射線の強度を測定できます。ガイガーカウンターはγ線やβ線の測定に用いられ、高い感度を備えています。ただし、エネルギーによる区別はできません。

ガイガー＝ミュラー計数管とは？

ガイガー＝ミュラー計数管とは、放射線の検出と測定に使用される電子デバイスです。放射線が計数管に入ると、イオン化プロセスが発生します。イオン化とは、中性原子または分子から電子が放出される過程です。

イオン化された電子は、計数管に充填されているガス分子と衝突して、さらに多くのイオンを生成します。このイオン化過程が連鎖反応的に継続し、アバレランチ過程と呼ばれる現象が発生します。このアバレランチ過程により、小さな放射線信号が検出可能な電気信号に変換されます。

仕組みと構造

ガイガー＝ミュラー計数管は、放射線を検出するデバイスで、閉じた金属円筒と中央のワイヤー電極で構成されています。円筒は通常、アルミニウムまたはステンレス鋼でできており、直径は数センチメートル、長さは数メートルにも及びます。ワイヤー電極は、円筒の軸に沿って張られており、金属線またはタングステン製の針です。

計数管は、低気圧で充填された不活性ガス（通常はアルゴンまたはネオン）を含んでいます。放射線が計数管に入ると、電子がイオン化され、電子-イオン対が生成されます。電界下で、電子はワイヤー電極に向かって加速され、イオンは円筒に向かって加速されます。この電子-イオン対の移動によって、計数管に電流パルスが生じ、放射線の検出を実現します。

放射線の測定原理

ガイガー＝ミュラー計数管は、陰極線管の一種で、放射線を検出し、その強度を測定するために使用されます。この管は、管の中央に張られた薄いワイヤー状の陽極と、管の内側に塗布された導電性の陰極との2つの電極で構成されています。

陽極には数百ボルトの電圧がかけられており、陰極と陽極との間には電場が発生しています。放射線が管内に侵入すると、管内のガス分子をイオン化します。イオン化された分子は陰極と陽極に向かい、電場によって加速されて高速になります。高速になったイオンがさらに他のガス分子に衝突し、二次イオン化を引き起こします。この連鎖反応により、管内には多量のイオンが生成され、イオン電流が流れます。このイオン電流が、放射線の強度に対応しており、これを測定することで放射線の強度を測定できます。

γ線とβ線の測定に活用

ガイガー＝ミュラー計数管は、放射性物質から放出されるγ線とβ線の測定に広く使用されています。γ線は高エネルギーの光線であり、物質を容易に透過します。一方、β線は電子であり、物質によって吸収されやすい性質があります。

ガイガー＝ミュラー計数管は、これらの放射線を検出するために設計されています。γ線が計数管に入射すると、空気中の原子と相互作用して電子を放出します。放出された電子は、計数管内の電極に引き寄せられて増幅され、クリック音やデジタル表示として検出されます。同様に、β線が計数管に入射すると、直接空気中の原子とイオン化相互作用を起こし、電子を放出して検出されます。