가이거-뮐러 계수관
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1. 개요
가이거-뮐러 계수관은 방사선을 검출하는 데 사용되는 기체 이온화 검출기이다. 저압의 기체 혼합물이 채워진 방과 수백 볼트의 전압이 걸린 두 전극으로 구성되며, 방사선이 튜브에 들어오면 기체 분자를 이온화하여 전류 펄스를 생성한다. 이 펄스는 외부 회로에서 측정되어 방사선 사건으로 기록된다. 가이거-뮐러 계수관은 작동 원리에 따라 다양한 종류가 있으며, 검출 효율은 입사 방사선의 종류와 에너지에 따라 달라진다. 또한 에너지 보상 기술을 사용하여 광자 방사선에 대한 응답을 개선할 수 있다.
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| 가이거-뮐러 계수관 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 기체 방전관 |
| 작동 원리 | 이온화를 이용한 방사선 검출 |
| 개발자 | 한스 가이거 와 발터 뮐러 |
| 개발 시기 | 1928년 |
| 관련 분야 | 핵물리학, 입자물리학, 방사선 측정 |
| 구조 및 작동 원리 | |
| 구조 | 금속 또는 유리로 만들어진 원통형 용기 용기 내부는 기체로 채워짐 중앙에 가는 전선(애노드) 배치 원통형 용기가 캐소드 역할 |
| 작동 원리 | 방사선 입자가 계수관 내 기체 원자와 충돌 이온화 작용으로 양이온과 전자가 생성 전자는 애노드로 이동, 양이온은 캐소드로 이동 애노드와 캐소드 사이의 전압 차이로 전류 증폭 전류 펄스 형태로 방사선 검출 |
| 특징 | |
| 장점 | 구조 간단 비교적 저렴한 가격 다양한 방사선 검출 가능 |
| 단점 | 에너지 측정 불가 사(死)시간 존재 (검출 불능 시간) 고방사능 측정에는 부적합 |
| 응용 분야 | |
| 주요 응용 | 방사능 오염 측정 핵실험 감시 의료 영상 장비 지질 조사 식품 방사능 검사 |
| 추가 정보 | |
| 최초 개발 | 어니스트 러더퍼드 와 한스 가이거 가 알파 입자 계수 장치로 처음 개발 |
| 발전 | 1928년 한스 가이거 와 발터 뮐러 가 개량하여 현재의 형태로 발전 |
| 현대적 사용 | 개인용 방사선 측정기에 주로 사용 |
2. 작동 원리
가이거-뮐러 계수관(G-M 튜브)은 약 0.1 atm의 낮은 압력으로 기체 혼합물로 채워진 방으로 구성된다. 이 방에는 수백 볼트의 전위차가 있는 두 개의 전극이 있다. 튜브의 벽은 금속이거나 내부 표면에 도전성 물질이나 나선형 와이어가 코팅되어 음극을 형성하고, 양극은 방 중앙에 축 방향으로 장착된 와이어이다.
이온화 방사선이 튜브에 부딪히면 충전 기체의 일부 분자가 이온화되어 이온 쌍을 생성한다. 튜브 전극에 걸린 강한 전기장은 이온들을 가속시키며, 양극 근처 "사태 영역"에서 전자 사태가 발생한다. 이는 튜브가 단일 이온화 사건으로부터 상당한 출력 펄스를 생성할 수 있게 하는 "기체 증배" 효과의 핵심이다.[4]
충전 기체의 압력은 사태 생성에 중요한데, 너무 낮으면 입사 방사선과의 상호 작용 효율이 감소하고, 너무 높으면 전자가 기체 이온화에 필요한 충분한 에너지를 얻지 못한다. 전자가 얻는 에너지는 "e/p" 비율(e: 전기장 강도, p: 기체 압력)에 비례한다.[4]
2. 1. 이온화 작용
이온화 방사선이 튜브에 부딪히면, 충전 기체의 일부 분자가 입사 방사선에 의해 직접 이온화된다. 튜브 음극이 스테인리스강과 같은 전도체인 경우, 튜브 벽에서 생성되어 기체로 이동하는 이차 전자를 통해 간접적으로도 이온화된다. 이 과정을 통해 기체에 양으로 대전된 이온과 자유 전자가 생성되는데, 이를 이온 쌍이라고 한다.[12]튜브 전극에 걸린 전압에 의해 생성된 강한 전기장은 양이온을 음극쪽으로, 전자를 양극쪽으로 가속한다. 양극 근처 "사태 영역"에서 전기장 강도는 양극에 접근함에 따라 반지름 거리에 반비례하여 증가한다. 이곳에서 자유 전자는 충돌에 의해 추가적인 기체 분자를 이온화하고 많은 수의 전자 사태를 생성할 만큼 충분한 에너지를 얻는다. 이것이 "기체 증배" 효과이며, 튜브가 단일 이온화 사건으로부터 상당한 출력 펄스를 생성할 수 있는 핵심 특징이다.[4]
원래 이온화 사건당 하나의 사태만 발생한다면, 여기된 분자의 수는 106에서 108 정도이다. 그러나 ''다중 사태''의 생성은 증배 계수를 증가시켜 109에서 1010개의 이온 쌍을 생성할 수 있다.[4] 다중 사태는 원래 사태에서 생성된 자외선 광자 때문에 발생한다. 이 광자는 전기장의 영향을 받지 않고 양극 축과 수직으로 이동하여 기체 분자와 충돌, 더 많은 이온화 사건을 일으킨다. 이 충돌은 추가적인 사태를 생성하고, 이는 다시 더 많은 광자를 생성하여 연쇄 반응으로 더 많은 사태를 생성한다. 이러한 방식으로 충전 기체를 통해 측면으로 퍼지고 양극 와이어를 감싼다. 사태의 전파 속도는 보통 마이크로초당 2~4cm이므로, 일반적인 크기의 튜브에서는 양극 주변 기체가 완전히 이온화되는 데 몇 마이크로초밖에 걸리지 않는다.[4]
이 짧고 강렬한 전류 펄스는 외부 전기 저항기에 걸쳐 생성된 전압 펄스 형태로 ''계수 사건''으로 측정할 수 있다. 펄스 크기는 볼트 단위가 될 수 있어 추가적인 전자 처리가 간단하다.
방전은 사태로 생성된 양이온의 집합적 효과로 종료된다. 이 이온들은 자유 전자보다 질량이 커 이동성이 낮고, 양극 와이어 근처에서 느리게 이동한다. 이는 지속적인 사태 생성에 필요한 전기장을 상쇄하는 "공간 전하"를 만든다. 특정 튜브 기하학과 작동 전압에서 이 종료는 특정 수의 사태가 생성될 때 항상 발생하며, 튜브의 펄스는 시작 입자의 에너지와 관계없이 항상 같은 크기를 갖는다. 따라서 펄스에는 방사선 에너지 정보가 없어[4] 가이거-뮐러 계수관은 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용할 수 없다.
2. 2. 전자 사태
이온화 방사선이 튜브에 부딪히면 충전 기체의 일부 분자가 이온화되어 양으로 대전된 이온과 자유 전자가 생성되는데, 이를 이온 쌍이라고 한다. 튜브 전극에 걸린 전압에 의해 생성된 강한 전기장은 양이온을 음극 쪽으로, 전자를 양극 쪽으로 가속시킨다. 양극 근처 "사태 영역"에서 전기장 강도는 자유 전자가 충돌에 의해 추가적인 기체 분자를 이온화하고 많은 수의 전자 사태를 생성할 만큼 충분한 에너지를 얻을 정도로 증가한다. 이것이 "기체 증배" 효과이다.[4]원래 이온화 사건당 하나의 사태만 발생한다면, 여기된 분자의 수는 106에서 108 정도가 된다. 그러나 ''다중 사태''의 생성은 증배 계수를 증가시켜 109에서 1010개의 이온 쌍을 생성할 수 있다.[4] 다중 사태는 원래 사태에서 생성된 자외선 광자가 전기장의 영향을 받지 않고 양극 축과 수직으로 이동하여 기체 분자와 충돌, 더 많은 이온화 사건을 일으키기 때문에 발생한다. 이 충돌은 추가적인 사태를 생성하고, 이는 다시 더 많은 광자를 생성하여 연쇄 반응으로 더 많은 사태를 생성하며 충전 기체를 통해 측면으로 퍼지고 양극 와이어를 감싼다. 사태의 전파 속도는 마이크로초당 2~4cm이므로, 일반적인 크기의 튜브에서 양극 주변 기체의 완전 이온화는 몇 마이크로초밖에 걸리지 않는다.[4]
이 짧고 강렬한 전류 펄스는 ''계수 사건''으로 측정할 수 있다. 펄스에는 방사선 에너지 정보가 없어[4], 가이거-뮐러 계수관은 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용할 수 없다.
충전 기체의 압력은 사태 생성에 중요하다. 압력이 너무 낮으면 입사 방사선과의 상호 작용 효율이 감소하고, 너무 높으면 전자가 기체 이온화에 필요한 충분한 에너지를 얻지 못한다. 전자가 얻는 에너지는 "e/p" 비율에 비례하는데, 여기서 "e"는 전기장 강도이고 "p"는 기체 압력이다.[4]
2. 3. 펄스 생성
이온화 방사선이 가이거-뮐러 계수관(G-M 튜브)에 부딪히면, 충전 기체의 일부 분자가 이온화되어 양이온과 자유 전자가 생성된다. 이를 이온 쌍이라고 한다. 튜브 전극에 걸린 강한 전기장은 양이온을 음극으로, 전자를 양극으로 가속시킨다. 양극 근처 "사태 영역"에서 전기장 강도가 높아져 자유 전자가 충분한 에너지를 얻어 충돌로 더 많은 기체 분자를 이온화하고, 전자 사태를 일으킨다. 이것이 "기체 증배" 효과이며, 튜브가 단일 이온화 사건으로부터 상당한 출력 펄스를 생성하는 핵심 특징이다.[4]처음 이온화 사건당 하나의 사태만 발생하면 여기된 분자의 수는 106에서 108 정도이다. 그러나 다중 사태가 생성되면 증배 계수가 증가하여 109에서 1010개의 이온 쌍이 생성될 수 있다.[4] 다중 사태는 원래 사태에서 자외선 광자가 생성되기 때문에 발생한다. 이 광자는 전기장의 영향을 받지 않고 양극 축과 수직으로 이동하여 기체 분자와 충돌, 더 많은 이온화 사건을 일으킨다. 이 충돌은 추가적인 사태를 생성하고, 이는 다시 더 많은 광자를 생성하여 연쇄 반응으로 더 많은 사태를 생성, 충전 기체를 통해 측면으로 퍼지고 양극 와이어를 감싼다. 사태의 전파 속도는 마이크로초당 2~4cm이므로, 일반적인 크기의 튜브에서 양극 주변 기체의 완전 이온화는 몇 마이크로초밖에 걸리지 않는다.[4]
이 짧고 강렬한 전류 펄스는 외부 전기 저항기에 걸쳐 생성된 전압 펄스 형태로 ''계수 사건''으로 측정할 수 있다. 펄스 크기는 볼트 단위이므로 추가적인 전자 처리가 간단하다.
사태로 생성된 양이온은 자유 전자보다 이동성이 낮아 양극 와이어 근처에서 느리게 이동한다. 이는 지속적인 사태 생성에 필요한 전기장을 상쇄하는 "공간 전하"를 생성하여 방전을 종료시킨다. 특정 튜브 기하학 및 작동 전압에서 이 종료는 항상 특정 수의 사태가 생성될 때 발생하므로, 튜브의 펄스는 시작 입자의 에너지와 관계없이 항상 같은 크기를 갖는다. 따라서 펄스에는 방사선 에너지 정보가 없어[4], 가이거-뮐러 계수관은 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용할 수 없다.
2. 4. 소광
자유 전자보다 이동성이 낮은 양이온은 양극 와이어 근처에서 느리게 이동한다. 이로 인해 지속적인 사태 생성을 억제하는 "공간 전하"가 생성되어 전기장을 상쇄시킨다. 특정 튜브 기하학과 작동 전압에서 이 현상은 일정 수의 사태 발생 후 일어나며, 튜브의 펄스 크기는 시작 입자의 에너지와 무관하게 항상 동일하다.[4] 따라서 펄스에는 방사선 에너지 정보가 없어,[4] 가이거-뮐러 계수관은 입사 방사선의 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용될 수 없다.2. 5. 압력의 중요성
가이거-뮐러 계수관은 약 0.1atm의 낮은 압력으로 기체 혼합물로 채워진 방으로 구성된다. 충전 기체의 압력은 사태 생성에 중요한 영향을 미친다.[4]압력이 너무 낮으면 입사 방사선과의 상호 작용 효율이 감소한다. 반대로 압력이 너무 높으면 가속된 전자와 충전 기체 사이의 충돌에 대한 "평균 자유 경로"가 너무 작아진다. 이는 전자가 각 충돌 사이에서 기체 이온화를 일으킬 만큼 충분한 에너지를 얻지 못하게 한다. 전자가 얻는 에너지는 "e/p" 비율에 비례하는데, 여기서 "e"는 기체의 해당 지점에서의 전기장 강도이고 "p"는 기체 압력이다.[4]
3. 가이거-뮐러 계수관의 종류
가이거-뮐러 계수관은 다양한 형태로 제작되어 사용된다.
'''끝창형 계수관'''은 알파 입자, 저에너지 베타 입자, 저에너지 X선 검출에 주로 사용되는 형태로, 한쪽 끝에 얇은 창이 있어 방사선이 쉽게 통과할 수 있다. 이 창은 주로 단위 면적당 질량이 낮은 운모로 만들어진다.
- '''팬케이크형 계수관''': 베타 및 감마 오염 모니터링에 특화된 끝창형 계수관의 변형이다. 평평한 원형 모양으로, 최소 기체 공간으로 최대 창 면적을 확보하여 입자 검출 감도를 높인다. 양극은 기체 공간 전체에 걸쳐 동심원 형태로 배치된다.[1]
'''무창형 계수관'''은 창이 없는 형태로, 방사선과 상호작용하는 방식에 따라 두 가지 유형으로 나뉜다.
- '''후벽형 계수관''': 25keV 이상의 감마선 검출에 사용된다. 1mm~2mm 두께의 크롬강 벽에서 감마 광자와 벽 재료 분자의 상호작용으로 생성된 고에너지 이차 전자를 이용한다. 이 전자가 충전 기체로 빠져나오면서 전자 사태를 일으킨다.[4] 이 효과는 약 20 keV 미만의 저에너지에서는 크게 줄어든다.[12]
- '''박벽형 계수관''': 고에너지 베타선, 저에너지 감마선 및 X선 검출에 사용된다. 얇은 벽을 통해 들어온 베타선은 기체와 직접 상호작용한다. 저에너지 광자는 충전 기체와의 상호작용을 통해 검출되므로, 충전 기체의 부피를 늘리기 위해 긴 얇은 벽을 사용한다. 300~400 keV 에너지 수준을 기준으로 설계가 전환된다.
'''중성자 검출'''의 경우, 가이거-뮐러 계수관은 중성자를 직접 이온화시킬 수 없으므로 다음과 같은 방법을 사용한다.[5]
중성자는 붕소 원자핵과 상호작용하여 알파 입자를 생성하거나, 헬륨-3 원자핵과 상호작용하여 수소와 삼중수소 이온 및 전자를 생성하거나, 카드뮴과 상호작용하여 감마선을 생성한다. 이러한 입자들이 이온을 생성하여 전자 사태를 유발한다.
3. 1. 끝창형 계수관
알파 입자, 저에너지 베타 입자 및 저에너지 X선의 경우, 일반적인 형태는 원통형 '''끝창관(end-window tube)'''이다. 이 유형은 한쪽 끝에 얇은 물질로 덮인 창이 있어 저투과 방사선이 쉽게 통과할 수 있다. 운모는 단위 면적당 질량이 낮기 때문에 일반적으로 사용되는 재료이다. 다른 쪽 끝에는 양극에 대한 전기적 연결부가 있다.
3. 1. 1. 팬케이크형 계수관
'''팬케이크형 계수관'''은 베타 및 감마 오염 모니터링에 사용하도록 설계된 끝창형 계수관의 변형이다. 입자에 대한 감도는 끝창형과 거의 동일하지만, 평평한 환형 모양이므로 최소한의 기체 공간으로 최대 창 영역을 활용할 수 있다. 원통형 끝창형 계수관과 마찬가지로, 운모는 단위 면적당 질량이 낮기 때문에 일반적으로 사용되는 창 재료이다. 양극은 기체 공간 전체에 걸쳐 확장되도록 일반적으로 동심원으로 다중 배선되어 있다.[1]
3. 2. 무창형 계수관
무창형 계수관은 창이 없는 형태의 계수관으로, 전용 끝창 형태와 구별되며, 서로 다른 방사선 상호작용 메커니즘을 사용하는 두 가지 주요 하위 유형이 있다.- 후벽형 계수관: 주로 25keV 이상의 감마선 검출에 사용되며, 벽 재료의 분자와 광자의 상호작용을 이용한다.
- 박벽형 계수관: 고에너지 베타선, 저에너지 감마선 및 X선 검출에 사용되며, 충전 기체와의 상호작용을 이용한다.
3. 2. 1. 후벽형 계수관
약 25 keV 이상의 감마선 검출에 사용되는 이 유형은 일반적으로 약 1mm~2mm의 크롬강 두께의 전체 벽을 가지고 있다. 대부분의 고에너지 감마 광자는 상호 작용 없이 저밀도 충전 가스를 통과하기 때문에, 이 계수관은 벽 재료의 분자에 대한 광자의 상호 작용을 이용하여 벽 내부에서 고에너지 이차 전자를 생성한다. 이러한 전자 중 일부는 계수관의 내벽에 충분히 가까운 곳에서 생성되어 충전 가스로 빠져나온다. 이러한 일이 발생하자마자 전자는 양극으로 이동하고, 마치 자유 전자가 가스 내부에서 생성된 것처럼 전자 사태가 발생한다.[4] 이 사태는 계수관 벽 내부에서 시작하여 계수관 벽의 내면으로 이동한 다음 충전 가스로 들어가는 전자의 생성으로 시작되는 과정의 이차적 효과이다. 이 효과는 약 20 keV 미만의 저에너지에서 상당히 감쇠된다.[12]
3. 2. 2. 박벽형 계수관
얇은 벽 두께의 관은 다음과 같은 용도로 사용된다.- 고에너지 베타선 검출: 베타선이 관의 측면을 통해 들어가 기체와 직접 상호 작용하지만, 방사선은 관 벽을 통과할 만큼 충분히 에너지가 높아야 한다. 끝창을 통과할 수 있는 저에너지 베타선은 관 벽에 의해 차단된다.
- 저에너지 감마선 및 X선 검출: 저에너지 광자는 충전 기체와 더 잘 상호 작용하므로, 이 설계는 긴 얇은 벽 두께의 관을 사용하여 충전 기체의 부피를 늘리는 데 중점을 두며, 관 벽에서의 광자 상호 작용은 사용하지 않는다. 얇은 벽 두께 설계에서 두꺼운 벽 두께 설계로의 전환은 300~400 keV 에너지 수준에서 이루어진다. 이러한 수준을 넘어서는 에너지에서는 두꺼운 벽 두께 설계가 사용되며, 이러한 수준 이하에서는 직접 기체 이온화 효과가 우세하다.
3. 3. 중성자 검출
가이거-뮐러 계수관은 기체를 이온화시키지 않기 때문에 중성자를 검출할 수 없다. 그러나 중성자에 민감한 계수관을 만들기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.[5]중성자는 붕소 원자핵과 상호작용하여 알파 입자를 생성하거나, 헬륨-3 원자핵과 직접 상호작용하여 수소와 삼중수소 이온 및 전자를 생성하거나, 카드뮴과 상호작용하여 감마선을 생성한다. 이러한 고에너지 입자들은 상호작용하여 이온을 생성하고, 이는 일반적인 캐스케이드 과정을 유발한다.
4. 기체 혼합물
가이거-뮐러 계수관(G-M 튜브)은 약 0.1 기압의 낮은 압력으로 기체 혼합물을 채운 방으로 구성된다. 이 방에는 수백 볼트의 전위차가 있는 두 개의 전극이 있다. 이온화 방사선이 튜브에 부딪히면 충전 기체의 일부 분자가 이온화되고, 튜브 벽에서 생성된 이차 전자를 통해 간접적으로도 이온화된다. 강한 전기장은 양이온을 음극으로, 전자를 양극으로 가속시킨다. 양극 근처 "사태 영역"에서 자유 전자는 충분한 에너지를 얻어 전자 사태를 생성한다. 이는 튜브가 단일 이온화 사건으로부터 상당한 출력 펄스를 생성할 수 있게 하는 핵심 특징이다.[4]
원래 이온화 사건당 하나의 사태만 발생한다면, 여기된 분자의 수는 106에서 108 정도가 된다. 그러나 ''다중 사태''는 증배 계수를 증가시켜 109에서 1010개의 이온 쌍을 생성할 수 있다.[4] 다중 사태는 원래 사태에서 자외선 광자가 생성되어 측면으로 퍼지면서 발생한다. 사태의 전파 속도는 마이크로초당 2~4cm이므로, 양극 주변 기체의 완전 이온화는 몇 마이크로초밖에 걸리지 않는다.[4]
발생한 전류 펄스는 ''계수 사건''으로 측정된다. 방전은 사태로 생성된 양이온의 집합적 효과로 종료된다. 이들은 자유 전자보다 이동성이 낮아 느리게 이동하며, "공간 전하"를 생성하여 전기장을 상쇄한다. 튜브의 펄스는 항상 같은 크기를 가지므로 방사선 에너지 정보는 없다.[4] 따라서 가이거-뮐러 튜브는 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성할 수 없다.
충전 기체의 압력은 사태 생성에 중요하다. 압력이 너무 낮으면 입사 방사선과의 상호 작용 효율이 감소하고, 너무 높으면 전자가 각 충돌 사이에서 기체의 이온화를 일으킬 만큼 충분한 에너지를 얻을 수 없다. 전자가 얻는 에너지는 "e/p" 비율에 비례한다("e"는 기체의 해당 지점에서의 전기장 강도, "p"는 기체 압력).[4]
4. 1. 페닝 혼합물
가이거-뮐러 계수관의 가스 혼합물은 헬륨, 아르곤, 네온과 같은 불활성 기체와 5~10%의 유기 증기 또는 할로겐 기체 소광제로 구성된다.[4] 이러한 기체 조합은 페닝 혼합물로 알려져 있으며, 페닝 이온화 효과를 이용한다.네온은 가장 일반적인 충전 가스이다. 염소가 가장 일반적인 소광제이지만, 브로민도 때때로 사용된다. 할로겐은 주로 네온, 아르곤, 크립톤과 함께 사용되고, 유기 소광제는 헬륨과 함께 사용된다.[7]
주로 비례 계수기에서 사용되는 가스 혼합물의 예로는 P10(아르곤 90%, 메탄 10%)이 있다. 또 다른 예로는 브로민 소광 계수관에서 일반적으로 사용되는 아르곤 0.1%, 브로민 1~2%, 나머지는 네온으로 구성된 혼합물이 있다.
4. 2. 할로겐 소광 계수관
1947년 시드니 H. 리브슨(시드니 H. 리브슨)이 현대식 할로겐 충전 G-M 계수관을 발명했다. 할로겐 계수관은 유기 혼합물을 사용하는 구형 계수관에 비해 여러 장점을 가진다.[6] 할로겐 계수관 방전은 불활성 기체 원자의 준안정 상태를 이용하여 유기 증기보다 할로겐 분자를 더 쉽게 이온화한다. 따라서 일반적으로 900~1200볼트 대신 400~600볼트의 훨씬 낮은 전압에서 작동할 수 있다. 유기 화합물로 소광된 계수관보다 수명이 훨씬 길다는 장점이 있지만, 할로겐 소광 계수관은 플래토 전압 기울기가 더 크다는 바람직하지 않은 특성을 가진다.[4]유기 소광 계수관은 방전 과정에서 유기 증기가 점차 파괴되기 때문에 유용한 수명이 약 109회의 이벤트로 제한된다. 반면 할로겐 이온은 시간이 지나면서 재결합할 수 있어 할로겐 소광 계수관은 대부분의 용도에서 사실상 무제한의 수명을 갖는다. 그러나 다른 이온화 시작 과정으로 인해 결국 고장나게 되며, 이는 모든 가이거 계수관의 수명을 제한한다. 이러한 장점 때문에 할로겐 소광 계수관이 현재 가장 널리 사용된다.[4]
가장 일반적인 충전 가스는 네온(네온)이며, 가장 일반적인 소광제는 염소(염소)이다. 브롬(브롬)도 소광제로 종종 사용된다. 할로겐은 주로 네온, 아르곤(아르곤), 크립톤(크립톤)과 함께 사용되며, 유기 소광제는 헬륨(헬륨)과 함께 사용된다.[7] 브롬 소광 계수관의 일반적인 혼합물 조성은 아르곤 0.1%, 브롬 1~2%, 나머지는 네온이다.
할로겐 소광제는 화학 반응성이 매우 커서 전극 재료를 공격하며, 특히 고온에서 이러한 현상이 두드러져 시간이 지남에 따라 계수관 성능을 저하시킨다. 따라서 음극 재료는 크롬, 백금, 니켈-구리 합금[8] 등으로 선택하거나, 콜로이드성 흑연으로 코팅하고 적절한 패시베이션 처리를 한다. 스테인리스 스틸에는 산소 플라즈마 처리를 통해 패시베이션 층을 형성할 수 있다. 백금이나 텅스텐 층, 또는 텅스텐 호일 라이너를 사용하여 밀도가 높고 다공성이 없는 코팅을 하면 보호 효과를 얻을 수 있다.[9]
4. 3. 기타 기체 혼합물
네온(네온)은 가장 일반적인 충전 가스이며, 염소(염소)가 가장 일반적인 소광제이지만 브롬(브롬)도 때때로 사용된다. 할로겐은 네온, 아르곤(아르곤), 또는 크립톤(크립톤)과 가장 일반적으로 사용되고, 유기 소광제는 헬륨(헬륨)과 함께 사용된다.[7]주로 비례 계수기에서 사용되는 가스 혼합물의 예로는 P10 (아르곤 90%, 메탄(메탄) 10%)이 있다. 또 다른 예로는 브롬 소광 계수관에서 일반적으로 사용되는 아르곤 0.1%, 브롬 1~2%, 나머지는 네온으로 구성된 혼합물이 있다.
순수한 비활성 기체는 원자량이 증가함에 따라 임계 전압이 증가한다. 다원자 유기 소광제를 첨가하면 분자 진동에서 충돌 에너지의 상당 부분이 소멸되기 때문에 임계 전압이 증가한다. 알코올 증기를 포함한 아르곤은 초기 계수관에서 가장 일반적인 충전 가스 중 하나였다. 네온에 아르곤, 수은(수은), 크립톤 등의 불순물이 1ppm만 있어도 임계 전압이 크게 낮아질 수 있다. 염소 또는 브롬을 첨가하면 넓은 온도 범위에서 저전압 네온-아르곤 혼합물에 소광 및 안정성을 제공한다.
4. 4. 전극 재료
할로겐 소광제는 화학적으로 반응성이 매우 높아 전극 재료, 특히 고온에서 재료를 공격하여 시간이 지남에 따라 계수관의 성능을 저하시킨다. 음극 재료는 크롬, 백금, 또는 니켈-구리 합금[8]에서 선택하거나 콜로이드성 흑연으로 코팅하고 적절하게 부동태화(passivation) 처리할 수 있다. 스테인리스강에 산소 플라스마 처리를 하여 부동태화 층을 만들 수 있다. 백금이나 텅스텐 층, 또는 텅스텐 호일 라이너로 밀도가 높고 다공성이 없는 코팅을 하면 보호 효과를 낼 수 있다.[9]4. 5. 불순물의 영향
순수한 비활성 기체는 원자량이 증가할수록 임계 전압이 증가한다. 다원자 유기 소광제를 첨가하면 분자 진동에서 충돌 에너지의 상당 부분이 소멸되기 때문에 임계 전압이 증가한다. 초기 계수관에서는 알코올 증기를 포함한 아르곤이 가장 일반적인 충전 가스였다.[10]하지만 불순물(네온에 아르곤, 수은, 크립톤)이 1ppm만 있어도 임계 전압이 크게 낮아질 수 있다.[10] 염소나 브롬을 첨가하면 넓은 온도 범위에서 저전압 네온-아르곤 혼합물에 소광 및 안정성을 제공한다. 작동 전압이 낮으면 펄스의 상승 시간이 길어지지만, 불감 시간은 거의 변하지 않는다.[10]
4. 6. 잘못된 펄스
잘못된 펄스는 주로 양이온이 음극에 충돌하여 발생하는 이차 전자에 의해 발생한다.[4] 이러한 잘못된 펄스는 이완 진동기의 특성을 가지며, 계수관 충전 가스와 과전압에 따라 일정한 간격을 보인다. 과전압이 충분히 높으면, 연속적인 코로나 방전이 시작되기 전에도 수천 개의 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다.이러한 잘못된 계수는 음극을 일함수가 더 높은 재료로 코팅하거나, 화학적 패시베이션, 래커 코팅 등으로 억제할 수 있다.[4]
4. 7. 유기 소광제의 분해
유기 소광제는 방전 과정에서 점차 파괴되며, 이는 유기 소광제를 사용하는 계수관의 수명을 약 109회의 이벤트 정도로 제한한다.[4] 유기 소광제는 에틸알코올 및 에틸아세테이트와 같이 더 작은 분자로 분해되거나, 메탄의 경우처럼 고체 침전물로 중합될 수 있다.[10] 유기 분자의 분해 생성물은 소광 특성을 가질 수도 있고, 가지지 않을 수도 있다. 더 큰 분자는 더 작은 분자보다 더 많은 소광 생성물로 분해된다. 아밀 아세테이트로 소광된 계수관은 에탄올로 소광된 계수관보다 수명이 10배 더 길다.[10] 탄화수소로 소광된 계수관은 가스 자체가 고갈되기 전에 중합 생성물로 전극이 코팅되어 고장나는 경우가 많다. 단순한 가스 재충전으로는 도움이 되지 않으며, 침전물을 제거하기 위해 전극을 세척해야 한다.[10]4. 8. 희가스 혼합물
희가스 혼합물은 낮은 에너지 광자의 흡수를 증가시키기 때문에 연X선 검출에 사용된다. 아르곤, 크립톤, 크세논은 광전 효과에 의한 직접 이온화로 인해 원자 질량이 감소함에 따라 낮은 에너지 광자의 흡수가 증가한다.[10] 60~70keV 이상에서는 충전 가스의 직접 이온화가 무의미해지고, 음극 재료와 감마 광자의 상호 작용에 의한 이차 광전자, 콤프턴 전자 또는 전자-양전자 쌍 생성이 주된 이온화 개시 메커니즘이 된다.[10]5. 가이거 플래토
가이거 플래토는 가이거-뮐러 계수관이 정상적으로 작동하는 전압 범위이며, 이 영역에서는 이온화가 양극 전체 길이에 걸쳐 발생한다. 가이거-뮐러 계수관에 일정한 방사선원을 조사하고 인가 전압을 0에서 증가시키면, 전류의 그래프는 "가이거 영역"에서 기울기가 완만해지는 플래토를 보이는데, 이것이 가이거 플래토이다.[4]
관 전압을 점진적으로 증가시키면, 검출 효율이 증가하다가 가장 에너지가 높은 방사선이 전자기기에서 감지할 수 있는 펄스를 생성하기 시작하는 "시작 전압"에 도달한다. 전압을 더 증가시키면 계수율이 급격히 증가하여 플래토의 "무릎" 또는 임계값에 도달한다. 이 지점에서 계수율의 증가율이 감소한다. 이는 관 전압이 각 검출된 방사선 계수에 대해 양극을 따라 완전한 방전을 허용하기에 충분하고, 서로 다른 방사선 에너지의 영향이 동일한 지점이기 때문이다.
플래토 끝에서 계수율은 다시 급격히 증가하기 시작하여 연속 방전이 시작될 때까지 계속된다. 이때 계수관은 방사선을 검출할 수 없으며 손상될 수도 있다.[4]
특정 계수관(제조업체, 크기, 가스 종류 등)의 특성에 따라 플래토의 전압 범위는 다르다. 관 전압 변화로 인한 전반적인 효율 변화를 방지하기 위해, 안정된 전압 공급 장치를 사용하며, 전압 변화의 영향을 줄이기 위해 플래토의 중간에서 작동하는 것이 일반적이다.[4][11]
5. 1. 시작 전압
가이거-뮐러 계수관에 전압을 0V부터 점진적으로 증가시키면, 가장 에너지가 높은 방사선이 전자기기에서 감지할 수 있는 펄스를 생성하기 시작하는데, 이때의 전압을 "시작 전압"이라고 한다. 전압을 더 증가시키면 계수율이 급격히 증가하여 플래토의 "무릎" 또는 임계값에 도달한다.[4]
5. 2. 플래토의 기울기
가이거 플래토는 가이거-뮐러 계수관이 정상적으로 작동하는 전압 범위이다. 이 영역에서는 이온화가 양극 전체 길이에 걸쳐 발생한다. 가이거-뮐러 계수관에 일정한 방사선원을 조사하고 인가 전압을 0에서 증가시키면, 전류의 그래프는 "가이거 영역"에서 기울기가 완만해지는 플래토를 따른다. 이것이 가이거 플래토이다.[4]
플래토가 약간의 기울기를 갖는 이유는 관의 기하학적 구조 때문에 양극 끝에서 전기장이 더 약하기 때문이다. 관 전압이 증가함에 따라 이러한 전기장이 강해져 애벌랜치(avalanche)가 발생한다.[4]
플래토의 전압 범위는 특정 계수관의 제조업체, 크기, 가스 종류 등에 따라 다르다. 기울기는 일반적으로 100V당 계수의 백분율 변화로 표현된다. 관 전압 변화로 인한 전반적인 효율 변화를 방지하기 위해 안정된 전압 공급 장치를 사용하며, 전압 변화의 영향을 줄이기 위해 플래토의 중간에서 작동하는 것이 일반적이다.[4][11]
6. 소광 시간 및 불감 시간
가이거-뮐러(G-M) 튜브는 이온화 방사선에 의해 생성된 단일 이온화 사건으로부터 큰 출력 펄스를 생성하는 "기체 증배" 효과를 이용한다. 그러나 이 과정에서 다중 사태가 발생하여 펄스 크기가 커지고, 이는 방사선 에너지 정보를 알 수 없게 한다.[4]
방전은 사태로 생성된 양이온들이 양극 와이어 근처에서 "공간 전하"를 형성하여 전기장을 상쇄시키면서 종료된다. 튜브의 펄스는 시작 입자의 에너지와 관계없이 항상 같은 크기를 가지므로, 펄스에는 방사선 에너지 정보가 없다.[4] 따라서 가이거-뮐러 튜브는 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용할 수 없다.
이상적인 가이거-뮐러 계수관은 방사선으로 인한 모든 이온화 현상에 대해 단일 펄스를 생성해야 한다. 그러나 실제로는 스퓨리어스(spurious, 이상) 펄스가 발생하거나, 다음 방사선 사건을 위해 빠르게 수동 상태로 복구되지 못하는 경우가 있다. 이를 해결하기 위해 이온화 소광 기술이 사용된다.
양이온이 음극에 도달하여 중성 원자가 될 때 높은 에너지 준위로 올라갔다가 광자를 방출하며 바닥 상태로 돌아가는 과정에서, 이 광자가 다시 이온화를 일으켜 스퓨리어스 이차 방전을 생성할 수 있다. 이러한 현상이 지속되면 이온화가 장기화되거나 악화될 수 있다. 장기화된 애벌랜치(avalanche, 증폭)는 새로운 사건을 감지할 수 없는 "불감시간"을 증가시키고, 지속적인 상태가 되어 계수관을 손상시킬 수 있으므로, 불감시간을 줄이고 계수관을 보호하기 위해 이온화 소광이 필수적이다.[4]
6. 1. 기체 소광
이상적인 가이거-뮐러 계수관은 방사선으로 인한 모든 이온화 현상에 대해 단일 펄스를 생성해야 한다. 스퓨리어스(spurious, 이상) 펄스를 발생시켜서는 안 되며, 다음 방사선 사건을 위해 빠르게 수동 상태로 복구되어야 한다. 그러나 양전하를 띤 아르곤 이온이 음극에 도달하여 전자를 얻어 중성 원자가 되면, 원자는 높은 에너지 준위로 올라갈 수 있다. 그런 다음 이 원자들은 광자를 방출하여 바닥 상태로 돌아가고, 이 광자는 다시 이온화를 일으켜 스퓨리어스 이차 방전을 생성한다. 이를 방지하기 위한 조치가 없다면 이온화가 장기화되고 심지어 악화될 수도 있다. 장기화된 애벌랜치(avalanche, 증폭)는 새로운 사건을 감지할 수 없는 "불감시간"을 증가시키고, 지속적인 상태가 되어 계수관을 손상시킬 수 있다. 따라서 불감시간을 줄이고 계수관을 보호하기 위해서는 어떤 형태의 이온화 소광이 필수적이며, 여러 가지 소광 기술이 사용된다.[4]만약 불량한 가스 소광제가 관에 주입되면, 양이온 상태의 아르곤 이온이 음극으로 이동하는 동안 소광 가스 분자와 여러 번 충돌하여 전하와 일부 에너지를 전달한다. 따라서 중성 아르곤 원자가 생성되고, 소광 가스 이온은 차례로 음극에 도달하여 전자를 얻고 여기 상태로 이동하며, 광자 방출에 의해 붕괴되어 관 방전을 생성한다. 그러나 효과적인 소광 분자는 여기 상태에서 광자 방출에 의해 에너지를 잃지 않고 중성 소광 분자로 해리된다. 따라서 잘못된 펄스는 생성되지 않는다.[4]
6. 2. 외부 소광
외부 소광은 "능동 소광(active quenching)" 또는 "전자 소광(electronic quenching)"이라고도 불리며, 간단한 고속 제어 전자장치를 사용하여 방전 피크 각각 이후 고정된 시간 동안 전극 간의 고전압을 신속하게 제거하고 재적용하여 가이거-뮐러 계수관의 최대 계수율과 수명을 증가시킨다. 이 방법은 소광 가스 대신 사용될 수 있지만, 소광 가스와 함께 사용되는 경우가 훨씬 더 많다.[4]"최초 계수 시간 측정법(time-to-first-count method)"은 통계적 신호 처리 기술과 훨씬 더 복잡한 제어 전자장치를 사용하여 최대 계수율을 획기적으로 높일 수 있는 정교한 최신 외부 소광 구현 방식이다. 단순한 외부 소광 구현으로는 계수율에 대한 불확실성이 발생하므로, 가이거 계수관의 계수율은 초당 약 103 계수를 넘으면 매우 신뢰할 수 없게 된다. 최초 계수 시간 측정법을 사용하면 초당 105 계수의 효과적인 계수율을 달성할 수 있는데, 이는 일반적인 효과적인 한계보다 두 자릿수 더 큰 값이다. 최초 계수 시간 측정법은 기존의 외부 소광 방법보다 구현이 훨씬 더 복잡하므로 널리 사용되지는 않았다.[4]
7. 폴드백 효과
사멸 시간 효과 때문에, 회복 시간이 지나기 전에 높은 계수율이 지속되면 관이 계속 작동할 수 있다. 이 경우 계수 전자 장치가 감지하기에는 너무 작은 펄스가 만들어져, 매우 높은 방사선장에서 G-M 계수관이 낮은 수준으로 잘못 표시하는 바람직하지 않은 상황이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 "폴드백(fold-back)"이라고 한다.[12] 이를 방지하기 위해, 관에서 나오는 출력을 받는 판별기 회로는 일반 펄스 크기의 1/10까지 감지해야 한다는 것이 업계의 경험 법칙이다.[12] 또한, 높은 펄스 계수와 노이즈가 겹쳐 양극 전압이 새로운 DC 레벨로 이동하는 "펄스 겹침(pulse pile-up)" 현상이 발생하는지도 감지해야 한다. 가이거-뮐러 계수관의 전자 설계는 이러한 상황을 감지하고 경고를 보낼 수 있어야 하며, 보통 과도한 관 전류에 대한 임계값을 설정하여 이를 수행한다.
8. 검출 효율
가이거-뮐러 계수관(G-M 튜브)은 약 0.1 기압의 낮은 압력으로 기체 혼합물로 채워진 방으로 구성된다. 이 방에는 수백 볼트의 전위차가 있는 두 개의 전극이 있다. 이온화 방사선이 튜브에 부딪히면 충전 기체의 일부 분자가 이온화된다.[4]
원래 이온화 사건당 하나의 사태만 발생한다면, 여기된 분자의 수는 106에서 108 정도가 된다. 그러나 ''다중 사태''의 생성은 증배 계수를 증가시켜 109에서 1010개의 이온 쌍을 생성할 수 있다.[4] 다중 사태는 원래 사태에서 자외선 광자가 생성되기 때문에 발생하며, 이 광자는 전기장의 영향을 받지 않고 양극 축과 수직으로 이동하여 더 많은 이온화 사건을 일으킨다.
이 짧고 강렬한 전류 펄스는 외부 전기 저항기에 걸쳐 생성된 전압 펄스 형태로 ''계수 사건''으로 측정할 수 있다. 튜브의 펄스는 시작 입자의 에너지에 관계없이 항상 같은 크기를 갖기 때문에, 가이거-뮐러 튜브는 입사 방사선에 대한 스펙트럼 정보를 생성하는 데 사용할 수 없다.[4]
충전 기체의 압력은 사태 생성에 중요하다. 압력이 너무 낮으면 입사 방사선과의 상호 작용 효율이 감소하고, 압력이 너무 높으면 전자가 각 충돌 사이에서 기체의 이온화를 일으킬 만큼 충분한 에너지를 얻을 수 없다. 전자가 얻는 에너지는 "e/p" 비율에 비례하는데, 여기서 "e"는 기체의 해당 지점에서의 전기장 강도이고 "p"는 기체 압력이다.[4]
8. 1. 입사 방사선의 종류
가이거-뮐러 계수관의 검출 효율은 입사 방사선의 종류에 따라 달라진다. 얇은 끝창을 가진 계수관은 고에너지 베타선에 대해 매우 높은 효율(거의 100%에 달할 수 있음)을 나타내지만, 창 재료에 의한 감쇄 때문에 베타선 에너지가 감소함에 따라 효율이 떨어진다. 알파 입자도 창에 의해 감쇄된다. 알파 입자는 공기 중에서 최대 50mm 미만의 범위를 가지므로, 검출 창은 방사선원에 가능한 한 가까이 있어야 한다. 창의 감쇄는 공기의 감쇄에 더해지므로, 허용 가능한 수준의 검출 효율을 얻으려면 창의 밀도는 1.5mg/cm2~ 정도로 낮아야 한다. 정지능에 대한 문서에서 다양한 에너지의 입자 종류에 대한 범위를 더 자세히 설명한다.광자 방사선(25 keV 이상의 감마선 및 X선)의 계수 효율은 관 벽에서의 방사선 상호 작용 효율에 따라 달라지며, 이는 벽 재료의 원자 번호가 증가함에 따라 증가한다. 크롬 철은 일반적으로 사용되는 재료이며, 넓은 에너지 범위에 걸쳐 약 1%의 효율을 제공한다.[12]
8. 2. 창의 감쇄
얇은 끝 창을 가진 가이거-뮐러 계수관은 고에너지 베타선에 대해 매우 높은 효율(거의 100%에 달할 수 있음)을 나타내지만, 창 재료에 의한 감쇄 때문에 베타선 에너지가 감소함에 따라 효율이 떨어진다. 알파 입자도 창에 의해 감쇄된다. 알파 입자는 공기 중에서 최대 50mm 미만의 범위를 가지므로, 검출 창은 방사선원에 가능한 한 가까이 있어야 한다. 창의 감쇄는 공기의 감쇄에 더해지므로, 허용 가능한 수준의 검출 효율을 얻으려면 창의 밀도는 1.5~2.0 mg/cm² 정도로 낮아야 한다. 정지능에 대한 문서에서 다양한 에너지의 입자 종류에 대한 범위를 더 자세히 설명한다.[12]8. 3. 광자 방사선
광자 방사선(감마선 및 엑스선, 25 keV 이상)의 계수 효율은 관 벽에서의 방사선 상호 작용 효율에 따라 달라지며, 이는 벽 재료의 원자 번호가 증가함에 따라 증가한다. 크롬 철은 일반적으로 사용되는 재료이며, 넓은 에너지 범위에 걸쳐 약 1%의 효율을 제공한다.[12]9. 광자 에너지 보상
감마선이나 X선 선량 측정에 가이거-뮐러 계수관을 사용할 때, 입사 방사선의 에너지에 따라 이온화 효과가 달라지는 점을 고려해야 한다. 가이거-뮐러 계수관의 펄스는 에너지 정보를 포함하지 않고 각 계수 이벤트에 동일한 선량을 부여하기 때문에, "베어(bare)" 가이거-뮐러 계수관은 에너지 수준에 따라 계수율 응답이 비선형적이며, 특히 저에너지에서 과대 평가되는 경향이 있다. 이러한 선량 응답의 변화는 계수관의 구조에 따라 5~15배까지 차이가 날 수 있으며, 매우 작은 계수관에서 가장 큰 변화를 보인다.[4]
이러한 문제를 해결하기 위해 계수관 주위에 흡수체를 추가하는 "에너지 보상" 기술이 사용된다.
9. 1. 에너지 보상 필터
가이거-뮐러 계수관을 감마선 또는 X선 선량 측정에 사용하려면 이온화 효과에 영향을 미치는 입사 방사선의 에너지를 고려해야 한다. 그러나 가이거-뮐러 계수관의 펄스는 에너지 정보를 전달하지 않고 각 계수 이벤트에 동일한 선량을 부여한다. 따라서 "베어(bare)" 가이거-뮐러 계수관의 서로 다른 에너지 수준의 광자에 대한 계수율 응답은 비선형적이며 저에너지에서 과대 측정 효과가 나타난다.[4] 선량 응답의 변화는 개별 계수관의 구조에 따라 5~15배까지 달라질 수 있으며, 매우 작은 계수관이 가장 높은 값을 갖는다.
이를 수정하기 위해 "에너지 보상"이라는 기술이 사용되는데, 이는 계수관 주위에 흡수체를 추가하는 것을 포함한다. 이 필터는 저에너지 광자를 우선적으로 흡수하여 선량 응답을 "평평하게" 한다. 목표는 계수관의 감도/에너지 특성이 필터의 흡수/에너지 특성과 일치하도록 하는 것이다. 이는 정확하게 달성할 수 없지만, 결과적으로 계수관의 명시된 검출 에너지 범위에서 더 균일한 응답을 얻게 된다.[4]
납과 주석이 일반적으로 사용되는 재료이며, 150 keV 이상에서 효과적인 간단한 필터는 계수관 길이를 따라 연속적인 칼라(collar)를 사용하여 만들 수 있다. 그러나 저에너지 수준에서는 이러한 감쇠가 너무 커질 수 있으므로 저에너지 방사선이 더 큰 영향을 미칠 수 있도록 칼라에 공극을 남겨둔다. 실제로 보상 필터 설계는 허용 가능한 균일한 응답을 생성하기 위한 경험적 타협이며, 필요한 보정을 얻기 위해 여러 가지 다른 재료와 기하학적 구조가 사용된다.[12]
9. 2. 보상 링
가이거-뮐러 계수관을 감마선 또는 X선 선량 측정에 사용하려면 이온화 효과에 영향을 미치는 입사 방사선의 에너지를 고려해야 한다. 그러나 가이거-뮐러 계수관의 펄스는 에너지 정보를 전달하지 않고 각 계수 이벤트에 동일한 선량을 부여한다. 따라서 "베어(bare)" 가이거-뮐러 계수관의 서로 다른 에너지 수준의 광자에 대한 계수율 응답은 비선형적이며 저에너지에서 과대 측정 효과가 나타난다. 선량 응답의 변화는 개별 계수관의 구조에 따라 5~15배까지 달라질 수 있으며, 매우 작은 계수관이 가장 높은 값을 갖는다.[4]
이를 수정하기 위해 "에너지 보상"이라는 기술이 사용되는데, 이는 계수관 주위에 흡수체를 추가하는 것을 포함한다. 이 필터는 저에너지 광자를 우선적으로 흡수하여 선량 응답을 "평평하게" 한다. 목표는 계수관의 감도/에너지 특성이 필터의 흡수/에너지 특성과 일치하도록 하는 것이다. 이는 정확하게 달성할 수 없지만, 결과적으로 계수관의 명시된 검출 에너지 범위에서 더 균일한 응답을 얻게 된다.
납과 주석이 일반적으로 사용되는 재료이며, 150 keV 이상에서 효과적인 간단한 필터는 계수관 길이를 따라 연속적인 칼라(collar)를 사용하여 만들 수 있다. 그러나 저에너지 수준에서는 이러한 감쇠가 너무 커질 수 있으므로 저에너지 방사선이 더 큰 영향을 미칠 수 있도록 칼라에 공극을 남겨둔다. 실제로 보상 필터 설계는 허용 가능한 균일한 응답을 생성하기 위한 경험적 타협이며, 필요한 보정을 얻기 위해 여러 가지 다른 재료와 기하학적 구조가 사용된다.[12]
참조
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Elektronenzählrohr zur Messung schwächster Aktivitäten
1928
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논문
Das Elektronenzählrohr
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논문
Technische Bemerkungen zum Elektronenzählrohr
[3]
논문
Demonstration des Elektronenzählrohrs
[4]
서적
Radiation Detection and Measurement
John Wiley and sons
[5]
웹사이트
Philips 18503 datasheet
http://www.frank.mif[...]
2022-01-03
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논문
The discharge mechanism of self-quenching Geiger–Mueller counters
http://drum.lib.umd.[...]
[7]
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An Introduction to Geiger-Mueller (GM) Detectors
https://www.orau.org[...]
2021-10-12
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Bromine-quenched high temperature g-m tube with passivated cathode
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Geiger-Mueller tube with tungsten liner
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웹사이트
Geiger Counter Tubes
https://apps.dtic.mi[...]
1949-05-25
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서적
A Handbook of Radioactivity Measurements Procedures
National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP)
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웹사이트
Centronics Ltd - Geiger Muller tubes, a guide to applications and characteristics
https://web.archive.[...]
[13]
저널 인용
Elektronenzählrohr zur Messung schwächster Aktivitäten
https://archive.org/[...]
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