Geiger Sayacı Nedir? Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibi Nedir?

Bildiğiniz gibi radyasyonu ölçek için kullanılan aletlerden biri de Geiger sayacı olarak bilinen alettir. Bu aletin diğer isimleri ise bilim dünyasında Geiger-Müller Tüpü ya da G-M Tüpü olarak geçmektedir. Bu alet etraftaki radyasyonu ölçmeye yarayan pratik bir alettir ve birçok bilim insanı tarafından da kullanılır. Bu yüzden de çok sık olarak tercih edilir.

Biz de size bu yazımızda bu aletin işlevini anlattık. Özellikle yazımızın içerisinde Geiger sayacı ne işe yarar gibi bilgileri de bulacaksınız. Bunun yanı sıra bu G-M Tüpü’nün nasıl çalıştığı ve radyasyon türlerinin neler olduğuna da bu yazımızda değindik. Yine bilim dolu bir yazıya hazırsanız başlayabiliriz.

Geiger Sayacı Nedir ve Nasıl Çalışır?

Geiger-Müller tüpü veya G-M tüpü olarak bilinen Geiger sayacı radyasyonu hızlı bir şekilde tespit edip ölçmek için kullanılan bir alettir. Ayrıca bu sayaç, kullanışlı ve pahalı olmayan bir alettir. Bu yüzden de gerek bilim dünyasında olsun gerek amatör kullanımlarda olsun sıkça tercih edilir. Peki ama bu alet nasıl çalışıyor ve hangi radyasyon türlerini yakalıyor isterseniz gelin biraz ona bakalım.

İki türlü radyasyon vardır. Iyonize olan radyasyon ve iyonize olmayan radyasyon.  Iyonize olmayan radyasyon, atomları titreştirecek kadar enerjiye sahiptir. Ancak elektron koparabilecek veya atomların düzeni değiştirebilecek kadar enerjiye sahip değildir. Bu radyasyon türünü Geiger sayacı ile tespit edemezsiniz. Bunun sebebini ise yazımızın ilerleyen aşamalarında göreceksiniz.  

İyonize radyasyon ise biraz daha farklı çalışır. Bu radyasyon türünde iyonizasyon adı verilen bir süreçle elektronlar atomlarından koparılabilir. Bu olay sonucunda bir pozitif yüklü atom ve bir negatif yüklü elektrondan meydana gelen bir iyon çifti oluşur. Geiger sayacı çalışma prensibi açısından bu iyonizasyon sürecini kullanarak radyasyonu tespit eder ve ölçer.

Geiger-Müller Sayacı Çalışma Prensibi Nasıl?

İçinde kararlı durumda bir gaz bulunan Geiger Sayacı bu gazın radyoaktif parçacıklara maruz kalmasıyla ölçüme başlar. Çünkü bu gaz zamanla iyonize olur ve iyon çifti oluşturur. Bu süreç bir elektrik akımı oluşturur. Sayaç ise oluşan bu akımı her 60 saniyede bir olmak üzere kaydeder. İyonizasyon gerçekleşip akım ortaya çıktığında sayacın hoparlöründen sesler çıkar. Bu çıkan sesler, her bir iyon çifti oluştuğunda meydana gelen çıtırdama sesleridir. Cihaz milisievert (mSv) biriminde bir değer verir.

İyonizasyona sahip olan çok farklı radyoaktif parçacık türleri vardır. Bunlar; Alfa, Beta ve Gama radyasyonu olarak bilinirler. Ancak bir Geiger sayacı bu farklı radyasyon türlerine ayırt edemez. İyonize radyasyona maruz kalmak insan sağlığı için tehlikeli olabilir. Bu tür bir radyasyon yaşamamızı sağlayan hücrelerin atomları ve hatta DNA molekülü ile temasa geçer.

Böylelikle de yüksek enerji doğası gereği onların yapısını bozabilir veya değiştirebilir. Röntgen filmi çekilmek gibi kısa süreli radyasyona maruz kalmak ani bir sağlık sorunu oluşturmaz. Ancak bu radyasyon türlerine dahi uzun süreler maruz kalmak zararlı olabilir. Çünkü DNA’mızın mutasyonuna neden olarak kanser bu radyasyonlar sayesinde oluşabilir. Bu yüzden Geiger sayacı radyoaktivitenin potansiyel kaynağını tespit etmek için kullanılan paha biçilmez bir cihazdır.

İyonize Radyasyon Türleri Nelerdir?

Toplamda 3 adet iyonize radyasyon türü bulunmaktadır. Bunlardan ilki Alfa radyasyonudur. Alfa parçacıkları iki proton ve iki nötron içeren parçacıklardır. Bu yapılar ile helyum atomuna benzerlik gösterirler. Bu parçacıklar ağır ve yavaş hareket ederler. Ancak yine de Geiger sayacı bu parçacıkları tespit edebilir. Diğer taraftan bir kâğıt parçası veya ince bir deri katmanı ile engellenebilirler.

Bu da Alfa radyasyonunu diğer radyasyon türlerine göre çok daha zararlı yapar. İkinci olarak Beta radyasyonudur. Bu parçacıklar elektron veya elektronun anti maddesi pozitrona benzer özellik gösteriyorlar. Tahmin edebileceğiniz gibi Geiger sayacı bu yapıda olan iyonize radyasyonları da ölçebilir. Protonun binde biri kütlesi ile görüce hafif parçacıklardır.

Doğal beta radyasyonu kaynakları arasında Uranyum ve Aktinyum gibi radyoaktif bozulma geçiren elementler vardır. Üçüncü olarak ise gama radyasyonu bulunur. Gama ışını olarak da adlandırılan gama radyasyonu x ışınlarına benzer bir elektromanyetik ışınım türüdür. Bu ışınım elektromanyetik tayftaki en yüksek enerjili fotonları yayar. Bu tür de yine Geiger sayacı kullanılarak tespit edilebilir.  Gama ışınları yüksek derecede içe işleyen bir ışınımdır ve bu nedenle vücudumuzdan geçip ciddi hasar ortaya çıkarabilirler. Meşhur süper kahraman Hulk’u hatırlayanlar bu radyasyon türünün neler yapabileceklerini görebilirler.

Geiger Sayacı İçerisinde İyonizasyon Nasıl Sayılıyor?

Geiger-Müller Tüpü aslında çok basit bir bilimsel yöntem kullanıyor. Bunun için toplamda 4 adım gerekiyor. İlk olarak pencere ismi verilen radyasyon parçacıkları Geiger sayacı içerisine geçebilecekleri kadar ince bir pencere aracılığıyla giriyor. Bu pencere mika adı verilen bir mineralden yapılıyor. İkinci olaraksa iyonize radyasyon tüpe girerek içindeki gaz ile etkileşiyor.

Bunun sonucunda gazdan elektron koparılıyor. Bu da radyasyonu ortaya çıkarıyor. Üçüncü olarak ise yeterli iyonizasyon oluştuğunda pozitif çubuk ile sayacın duvarları arasında elektrik akımı oluşuyor. Bu adıma da akım adımı veriliyor. Geiger sayacı için dördüncü olarak ise sayaç veya okuyucu iyonizasyon sırasında ne kadar akım oluştuğunu ölçerek mevcut radyasyon miktarını belirliyor. Tüpün içindeki gaz Helyum ve Argon gibi soysuz bir gaz türü olarak yer alıyor.

Bu gaz, çubuk ve tüpün duvarı arasında elektrik iletilmiyor. Çubukta ise pozitif yüklü çubuk iyon olarak bilinen serbest elektronları kendine doğru çekiyor. Bu şekilde oluşan iyonizasyon tespit edilebiliyor. Bu sayede de Geiger sayacı üzerindeki göstergeler yapılan ölçüm içerisinde ne kadar radyasyon var tespit edebiliyorlar.

Geiger Sayac Yapımı ve İcadı

Geiger-Müller sayacı ilk olarak Alman fizikçi Hans William Geiger ve İngiliz fizikçi Ernest Rutherford tarafından 1908 yılında düşünüldü ve tasarlandı. Bu ilk Geiger sayacı sadece Alfa parçacıklarını test edebiliyordu. İkili, sayaçlarını Alfa parçacıkların çalıştırmak için kullandılar ve kısa sürede altın folyo deneyi gibi çığır açıcı deneylerin sonuçlarını yayınladılar.

Bu deneyler sonucunda atom çekirdeği keşfedilmiş oldu. 1925 ve 1928 yılları arasında Geiger ve doktor öğrencisi Walther Müller sayacın hassasiyetini tüm iyonize radyasyon türlerinin tespit edebilecek şekilde geliştirdiler. Böylelikle günümüzde kullanılan Geiger sayacı doğmuş oldu. Geiger-Müller Tüpü’nün tasarımı ise günümüzdeki sayaçlar ile görece aynı olarak kullanılmaya devam ediyor.