Das Innere des Geiger-Müller-Zählrohrs und seine Funktion

Im Inneren des Geiger-Müller-Zählrohrs befindet sich ein Zählgas, typischerweise ein Edelgas wie Argon. Edelgase werden bevorzugt, da ihre vollständig gefüllten Elektronenschalen keine zusätzlichen Elektronen aufnehmen können.

Die Funktion des Geiger-Müller-Zählrohrs lässt sich in mehreren Schritten beschreiben:

1. Strahlung tritt durch das Glimmerfenster in das Zählrohr ein.
2. Die Strahlung ionisiert Edelgasatome, wobei Elektronen aus der Hülle herausgeschlagen werden.
3. Die freigesetzten Elektronen werden zur positiv geladenen Anode hin beschleunigt.
4. Auf ihrem Weg kollidieren die Elektronen mit anderen Atomen und ionisieren diese ebenfalls, wodurch eine Elektronenlawine entsteht.
5. Bei der Wechselwirkung der Elektronen mit den Edelgasatomen werden Photonen erzeugt, die weitere Atome ionisieren.
6. Die positiv geladenen Edelgasionen bewegen sich langsam zur Kathode.
7. An der Kathode nehmen die Ionen Elektronen auf und werden neutralisiert.
8. Die Elektronen fließen durch die Anode zum Pluspol.
9. Bei ausreichender Elektronenzahl kommt es über den Widerstand zu einem Spannungsabfall, der gemessen werden kann.

Example: Eine Alpha-Teilchen tritt in das Zählrohr ein und ionisiert auf seinem Weg mehrere Argon-Atome. Die freigesetzten Elektronen werden beschleunigt und lösen eine Kettenreaktion aus, die zu einem messbaren elektrischen Impuls führt.

Highlight: Die Elektronenlawine und die Photonenproduktion sorgen für eine Verstärkung des ursprünglichen Ionisationsereignisses, was die hohe Empfindlichkeit des Geiger-Müller-Zählrohrs erklärt.

Plateaubereich und Betriebsspannung

Ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung des Geiger-Müller-Zählrohrs ist der sogenannte Plateaubereich. Dieser Bereich ist entscheidend für die korrekte Funktion und Messgenauigkeit des Geräts.

• Bei zu geringen Spannungen unterhalb der Einsatzspannung rekombinieren die Elektronen sofort wieder mit dem Gas, und es wird kein Spannungsabfall registriert.
• Im Plateaubereich gibt es genügend Energie für die Stoßionisation, und die Impulse sind annähernd gleich groß. Qualitativ hochwertige Zählrohre weisen in diesem Bereich nicht mehr als 1% Impulsratenänderung pro 100V Spannungsänderung auf.
• Oberhalb des Plateaubereichs kann sich das Gas nicht rekombinieren und bleibt ionisiert. Eine Dauerentladung kann den Zähler beschädigen.

Definition: Der Plateaubereich ist der Spannungsbereich, in dem das Geiger-Müller-Zählrohr optimal arbeitet und zuverlässige Messungen liefert.

Highlight: Die Wahl der richtigen Betriebsspannung im Plateaubereich ist entscheidend für die Genauigkeit und Langlebigkeit des Geiger-Müller-Zählrohrs.