أ - عداد جايجر – مولر Geiger- Muller Counter

عندما يصطدم فوتون من فوتونات الأشعة السينية بذرة غاز خامل (كالزينون مثلا) فإن الذرة تتأين فينتج زوج من الأيونات أحدهما الشحنة والآخر موجب سالبها. وتتراوح الطاقة اللازمة لذلك ما بين 20، 30 فولت إلكتروني (eV) لذرة الزينون.

وحيث إن طاقة فوتون _α Cu Kهي 8.04 keV لذا فهو قادر على توليد نحو 350 زوجا من الأيونات في وسط غازي.

ويتكون عداد جايجر – مولر من أنبوبة معدنية يتصل جسمها بالأرضي، ويمر من خلالها دون أن يمس جسمها سلك يقوم بدور المصعد. ويحمل جهدا كهربائيا موجبا يتراوح بين 1500، 2000 فولت. وتملأ الأنبوبة – عـادة – بخليط من الغازات، وتزود بنافذة شفافة بالنسبة للأشعة السينية. وتنجذب الإلكترونات الناتجة عن عملية التأين نحو المصعد، بينما تنجذب الأيونات الموجبة نحو جسم الأنبوبة. وتتسارع الإلكترونات تحت تأثير المجال الكهربائي حول المصعد فتكتسب ما يكفي من طاقة الحركة لكي تؤين ما يصادفها من ذرات الغاز المتعادلة مما يؤدي في النهاية إلى حدوث انهمار سيل الإلكترونات، حيث يتراوح معامل التكبير ما بين 10⁴ إلى 10⁷ اعتمادا على شدة المجال الكهربائي. وتتسبب هذه الدفقة من الإلكترونات التي تصل إلى المصعد في هبوط الجهد الواقع عند المكثف المتصل بالمصعد (الشكل 3-7). ثم يتم تكبير النبضة الكهربائية المتكونة بواسطة مكبر إلكتروني، ثم تشكل وترسل إلى عداد إلكتروني.

شكل (3-7)

عداد جايجر – مولر

أما الأيونات الموجبة التي تكونت جهد مرتفع نتيجة التأين فإنها تستغرق وقتا حتى تتلاشى. وهذا الوقت هو ما يسمى الوقت الميت ولو افترضنا دخول فوتون آخر إلى الأنبوبة خلال هذا الوقت فإنه لا يكتشف. وعندما تكون شدة الأشعة مرتفعة فإن العداد يصاب بالتشبع وتصبح استجابته لا خطية. وللتغلب على هذه المشكلة تضاف بعض الغازات المخلوطة داخل الأنبوبة بغرض الحصول على أقصر وقت ميت ممكن (نحو ^4–10 ثانية).

ب العداد التناسبي Proportional Counter

استطرادا لما ذكر في عداد جايجر – مولر، فقد وجد أن استخدام مجال كهربائي أقل شدة ومعامل تكبير أقل من 10⁵ يجعل سعة نبضة الجهد متناسبة مع طاقة الفوتون وعلينا في مقابل ذلك أن نستخدم مكبرا أقوى من الذي يستخدم في عداد جايجر – مولر وإن كان الوقت الميت في هذه الحالة يكون أقصر بكثير. حيث إن سعة النبضة قد أصبحت تتناسب مع طاقة الفوتونات؛ لذا يصبح من الممكن تمييز الفوتونات المطلوبة، أي التي تناظر الطول الموجي «المطلوب» عن غيرها من الفوتونات. وهكذا فإن الفوتونات المسموح لها بالنفاذ هي تلك التي تناظر نبضات محصورة بين حدين واضحين ومعلومين (ويسمى الفرق بين هذين الحدين «نافذة»).

وقد أمكن استخدام تقنية «انتخاب ارتفاع النبضات» في تحسين قيمة النسبة بين سعة الإشارة إلى سعة الضوضاء الإلكترونية بشكل ملحوظ. ويرجع ذلك الى استبعاد الطيف الأبيض وفلورية العينات.