Klik, klik, klik. Het geluid van een geigerteller wordt vaak geassocieerd met kernwapens en radioactieve neerslag. Hoewel het in deze situaties nuttig is, wordt het ook dagelijks gebruikt voor de detectie en controle van nucleair afval, bijproducten en blootstelling in kerncentrales, ziekenhuizen en zelfs mijnen.
Met deze ingenieuze apparaten kan iedereen potentieel schadelijke straling om zich heen detecteren, door gebruik te maken van de kracht van elektronen en de afbraak van instabiele radioactieve atomen.
De detector is het belangrijkste onderdeel van de geigerteller. Hij is verantwoordelijk voor het opvangen, detecteren en vervolgens signaleren dat een radioactief deeltje, bekend als een radioactieve isotoop, door de detector is gegaan.
Om te begrijpen wat er aan de hand is, moeten we eerst weten wat radioactieve ioniserende straling is, waarom het de moeite van het detecteren waard is en wat het kenmerkende klikkende geluid maakt.
Atomen zijn een van de fundamentele bouwstenen van de materie in het heelal.
Elk element is opgebouwd uit atomen met hun eigen aantal subatomaire deeltjes. Waterstof is het eenvoudigste atoom, met slechts één positief geladen proton en één negatief geladen elektron. Omdat het geen neutrale neutronen heeft, is het uiterst stabiel en wordt het tegenwoordig gebruikt in een grote verscheidenheid van toepassingen.
Uranium daarentegen heeft 92 protonen, 92 elektronen en 146 neutronen. Dit maakt het veel zwaarder en veel onstabieler, en het valt heel langzaam uiteen in kleinere en stabielere elementen.
Als het uiteenvalt, komen energie en kleine deeltjes vrij. Deze bijproducten van het uiteenvallen van het atoom hebben het vermogen om elektronen van andere atomen in de buurt af te slaan, en staan daarom bekend als ioniserende straling. Onthoud dit punt, want het is van vitaal belang om te begrijpen hoe de geigerteller werkt.
Straling is er in drie hoofdtypen: alfa-, bèta- en gammastraling.
Alfadeeltjes zijn langzaam en kunnen niet verder dan enkele centimeters reizen.
Bètadeeltjes kunnen verder reizen. Gammastraling (geen deeltje, maar een energiegolf) kan grote afstanden afleggen en vele meters massief beton doorboren. Het is de gevaarlijkste vorm van ioniserende straling, omdat deze het lichaam kan binnendringen en enorme schade kan toebrengen aan de atomen in onze cellen.
Daarom is een geigerteller gewoonlijk zo afgesteld dat hij bètadeeltjes en gammastraling het beste kan detecteren, omdat deze de grootste kans hebben ons lichaam schade toe te brengen.
Op het eenvoudigste niveau is de detector een metalen holle buis die een inert gas bevat, met een geleidende draad die dwars door het midden ervan loopt. De draad wordt positief geladen door een batterij.
Wanneer een radioactief atoom afbreekt, slaan de deeltjes en de energie die het afvuurt elektronen weg van miljarden atomen in de buurt. Deze vrije elektronen hebben misschien maar een heel klein beetje lading, maar samen hebben ze genoeg kracht om een korte elektrische puls te veroorzaken als ze de kans krijgen.
De kans, in dit geval, is via de geleidende draad die, omdat hij positief geladen is, de negatief geladen elektronen aantrekt.
Telkens als een radioactief atoom afbreekt en daarbij elektronen uit de omgeving wegslaat, bouwt dit genoeg lading op om een puls te geven en dus een “klik” op de detector. Elke klik geeft aan dat één atoom is vervallen, en dus betekent meer klikken meer atomen en dus meer straling.
Een normaal niveau van klikken is ongeveer 50 keer per minuut. Maar in het hart van een kernbom-testgebied kan dit oplopen tot meer dan 50 keer per seconde!
De rest van het lichaam van de geigerteller bevat de wijzerplaat die het stralingsniveau aangeeft, een luidspreker om de klikken door te geven en de batterij.