Geiger-Müller-Zählrohr Graph

Wurst · Gast

Meine Frage:
Hallo,
den Aufbau eines Geiger-Müller-Zählrohrs verstehe ich. Was ich nicht verstehe, ist der Spannung-Stromstärke-Graph.
http://blog.mineralium.com/wp-content/uploads/2007/06/geiger-mueller-bereich.jpg
Wie kommen diese fünf Bereiche zu Stande? Die Namen sind nicht sehr aussagekräftig und ich habe auch keine detailiertere Erklärung gefunden, die mir geholfen hat.

Meine Ideen:
"Rekombination": Das elektrische Feld ist nicht stark genug, um alle Ionen zum Rand des Zählrohrs zu bewegen, manche vereinigen sich wieder mit Elektronen.
"Ionisationskammer": Alle Ionen werden gemessen. Hier ist es dann egal, ob man die Spannung noch weiter erhöht.
"Proportionalbereich": ?
"Geiger-Müller-Bereich": ?
"Gasentladung": Die Ionen ionisieren weitere Gasatome, sodass ein Strahlungsteilchen mehrere Signale erzeugen kann.

Naturgucker · Anmeldungsdatum: 15.04.2012 Beiträge: 1

Hallo lieber Wurst ;)

ich geh hier noch mal kurz auf die funktionsweise des zählrohres ein
und erkläre anhand dessen was die einzelnen bereiche bedeuten und wie sie zustande kommen

du hast nen hohl zylinder und da steckst du n draht rein ... beides leitend allerdings von einander isoliert ... der draht wird anode und der zylinder kathode ... nun legst du entsprechend ne spannung an und legst nen widerstand an (zwischen spannungsquelle und der anode) den anoden ausgang schließt du dann in reihe mit nem verstärker und dem zähler

der verstärker ist nötig, damit JEDES signal gemessen wird, auch die schwachen, dazu aber gleich mehr

in den zylinder wird nun das "zu ionisierende" gas gefüllt ... alkohol gemische für gewöhnlich
vorne (da wo keine kabel sind ;D) ist ein Glimm fenster durch dass die Strahlung (hauptsächlich) einfallen soll

was passiert nun ... mit "strahlung" ist hier übrigens NUR ionisierende Strahlung gemeint

Strahlung fällt ein (durch das Fenster) und trifft auf ein Alkohol ... es gibt im groben 2 arten von Strahlung ... Geladene Teilchen und ungeladene Teilchen ... geladene Teilchen reisen Elektronen einfach (hauptsächlich) durch ihre Ladung raus, ungeladene Teilchen nur durch "direkte" Stöße

was stellt man nun ein beim geiger zähler ?
die Spannung die zwischen Anode und Kathode anliegt ;)
und damit ist das geheimnis ggf schon gelüftet

was passiert wenn strahlung einfällt ... es werden ein paar elektronen frei geschlagen ... freie elektronen fliegen zur anode und "fließen" es gibt also einen strom
aufgrund des widerstandes an der spannungs quelle fließt der strom hauptsächlich durch den zähler

je nach dem wie groß die spannung jetzt ist die anliegt, bekommt das elektron "viel" oder nur "wenig" energie .. entsprechend ist der strom klein (oder 0) bis groß

fangen wir bei kleiner spannung an ...
ist die spannung ZU KLEIN fliegt das elektron ein kleines stück und kann dann über "rekombination" wieder von einem atom eingefangen werden ... bzw einem molekül ... es erreicht die anode also niemals ...

wenn die spannung ein wenig höher wird
"ionisationskammer"
(edit:)
ab hier kann die strahlung Elektronen freischlagen, diese Elektronen werden beschleunigt und erreichen die anode, aber wohl grade so... die los gelösten Elektronen lösen keine weiteren Elektronen los ...

im proportionalitäts bereich
wird quasi für jedes einkommende event ein oder mehrere elektron ausgelöst ... man kann also signifikant messen wie "stark" eine gewisse strahlungsquelle ist weil sich die "energie" (bzw die intensität) proportional zum gemessenen strom verhält ...
ist eine einfallende strahlung hart löst sie entsprechend mehr als ein elektron aus und sendet mehrere signale bzw ein signal mit größerem strom ... wie wenn sie "weicher" ist ...

bei noch höherer spannung im Plateaubereich ... wird jedes event also quasi jedes einfallende Teilchen ... egal wie schwach es ist ... ALLE elektronen loslösen ...
was heißt das jetzt genau ? und warum ist es genau das was man beim einem zählrohr will ?

stell dir vor du löst nur ein elektron los ... das wird jetzt so stark beschleunigt (durch die anliegende spannung) dass dieses elektron noch ein elektron raus reist ... und die beiden dann noch eins ... und jedes davon noch eins ... bis ALLE elektronen raus geschlagen wurden ... das gibt also einen großen strom ... wenn jetzt noch ein teilchen eintreffen würde ... hätte es nicht soo viel zu tun ;D weil nichts mehr zum ionisieren da wäre ... das nennt man dann tot zeit ... das gas muss erst wieder mit elektronen gefüllt werden ...

wenn du jetzt allerdings noch mehr spannung anlegst ... ist die spannung irgnedwann groß genug um das Gas zu ionisieren ... der bereich nennt sich "gas entladung" ... weiß nicht ob das gerät damit automatisch zerstört ist ... kommt wohl drauf an was das für ein gerät ist ...

ich hoffe dass dir das ein wenig helfen konnte

Liebe Grüße
Naturgucker

Wurst · Gast

Danke für die Antwort, Naturgucker.

Nochmal zusammengefasst, um zu prüfen, ob ich es richtig verstanden habe:

Proportionalbereich: Ein Strahlungsteilchen löst zwei oder noch mehr Ionisationen aus. Je höher die Spannung, desto größer die durchschnittliche Anzahl der Ionisationen, die ein Teilchen hervorruft.
Geiger-Müller-Bereich: Jedes Teilchen ionisiert alle Atome. Der Strom ist groß genug um einfach gemessen zu werden (im Gegensatz zu Abschnitt 2) und unabhängig von der Spannung (im Gegensatz zu Abschnitt 3), darum arbeitet man mit diesen Werten.
Gasentladung: Die Spannung erzeugt die Ionisation ohne irgendwelche Teilchen.