ガイガー＝ミュラー計数管

ガイガー＝ミュラー計数管について

ガイガー＝ミュラー計数管（GM管）は、放射線量を測定するための器具です。この装置は1928年にドイツの物理学者ハンス・ガイガーとヴァルター・ミュラーによって発明され、以来、ガイガー・カウンターとして広く知られています。本器具は主に電離放射線を検出し、その発生回数をカウントします。具体的には、放射線が不活性ガスを含む管内を通過する際に、ガスが電離され、その結果生じる電流を計測する仕組みになっています。

構造と動作原理

GM管は、主にアルゴンやヘリウムといった不活性ガスで満たされた中空の円筒形の構造をもっています。管の中心には電極が設置され、陰極と陽極には高電圧がかけられています。放射線がこの筒を通過すると、不活性ガスの原子が電離し、正に帯電したイオンと電子が発生します。これらのイオンは高電場により加速され、移動する間に他のガス分子と衝突し、さらなる電離を引き起こします。この過程を通じて荷電粒子の雪崩現象が生じ、最終的に短く強いパルス電流が作り出されます。このパルスをカウントすることで放射線の量を測定します。

測定精度と限界

GM管は高感度であり、微量の放射線でも検出することができますが、いくつかの限界があります。最大の制約は、放射線のエネルギーを測定できない点です。一般にGM管は全ての放射線をなどを検出することができるものの、測定されたカウント数と放射線のエネルギーとの間に直線的な関係がないため、特定の核種を同定することはできません。これにより、GM管は線量をカウントから換算するため、特定の核種に基づいた校正が必要になります。校正は、既知の放射線源を使用して行われ、特定の混合物のガンマ線の量とカウント数の対応付けを行います。

多様な用途と応用

GM管は広い範囲で利用されており、特に放射線防護や環境モニタリング、さらにはハードウェア乱数発生器としても用いられています。一般には、端窓型管と呼ばれるデザインで、放射線入力用の薄い窓を持っています。これにより、アルファ線やベータ線を効果的に検出することが可能ですが、ガンマ線やX線に対する感度は低いのが特徴です。これに対抗して別の測定器、例えばシンチレーション検出器が使用される場合もあります。

日本国内での状況

日本では1990年代まで浜松ホトニクスが小型のGM管を製造していましたが、現在は生産を終了しています。最近では、日立製作所を始めとする国内企業がGM管式のサーベイメータを出しており、それを使って放射線の管理や測定が行われています。一般的に、GM管に必要な技術や部品は流通しており、個人でも自作することも可能ですが、危険を伴うため注意が必要です。

ガイガー＝ミュラー計数管は、その簡便さと効果的な放射線検出能力から、今なお放射線測定の基本的な器具として利用され、多くの分野で重宝されています。

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