G-M 计数器是一种放射线探测器, 最早由德国物理学家汉斯· 盖革(Hans Geiger) 和沃尔特· 穆勒(Walter Müller) 在 1928 年共同发明。 盖革管是基于射线电离原理的放射线探测器, 当有放射线穿过管壁进入气体时, 放射线会将气体原子电离, 这些原子的电离会产生大量的自由电子和离子对。 这些电子和离子会在电场的作这个电离电流可以被测量, 并与射线的强度和能量成正比。 可以用于测量放射性物质的辐射强度、 检测射线源、 以及研究宇宙射线等领域。 最初的盖革管设计是基于普通的火花计数器, 但是盖革和米勒在其基础上改进了计数器的设计, 将气体放置在金属管中, 并使用中心细丝作为阳极, 使电离电子在细丝周围产生轨迹, 这样可以增加放电的稳定性和检测的灵敏度。 盖革管的设计创新在于细化放电过程, 将放电过程的时间和空间分离开来, 从而实现了更加灵敏的探测。
随着时间的推移, 盖革计数管经历了许多改进和发展。 例如, 人们发现不同
的气体混合物对盖革管的性能有显著影响, 因此对气体混合物进行了优化, 以提高盖革管的灵敏度和测量精度。 此外, 金属管的材料和形状也进行了改进, 以便更好地控制电场强度和电离电子链反应。 随着电子学技术的进步, 盖革管的信号放大和处理也得到了改进, 从而使得盖革管可以测量更广泛的放射线范围和能量范围。
目前, 盖革管仍然是放射线测量和研究中最常用的工具之一。 它广泛应用于核科学、 医学、 辐射防护和地质勘探等领域。 在核科学中, 盖革管通常用于测量放射性物质的辐射强度和能量, 以及检测和分析核反应产生的放射线。
盖革管的发明与发展历程可以分为以下几个阶段:
盖革管的发明(1928 年)
盖革管最初的设计是由德国物理学家汉斯· 盖革和沃尔特· 穆勒在 1928 年共同发明的。 他们改进了普通的火花计数器的设计, 将气体放置在金属管中, 并使用中心细丝作为阳极, 使电离电子在细丝周围产生轨迹, 这样可以增加放电的稳定性和检测的灵敏度。 这种设计后来被称为盖革管, 成为放射线测量和研究中最重要的工具之一。
盖革管的改进(19 世纪 30 年代~19 世纪 40 年代)
在 19 世纪 30 年代和 19 世纪 40 年代, 盖革计数管经历了一系列的改进和发展。 这些改进包括气体混合物的优化、 金属管的材料和形状的改进、 以及电子学技术的进步等。 这些改进使得盖革管的灵敏度和测量精度得到了显著提高, 同时也拓展了它的应用领域。
盖革管的应用(19 世纪 50 年代~19 世纪 60 年代)
在 19 世纪 50 年代和 19 世纪 60 年代, 随着核能技术的发展和应用, 盖革管得到了广泛的应用。 盖革管可以测量放射性物质的辐射强度、 检测射线源、 以及研究宇宙射线等领域。 同时, 盖革管也被用于核反应堆的辐射监测和核电站的安全控制等领域。
盖革管的进一步发展(19 世纪 70 年代至今)
在 19 世纪 70 年代至今, 盖革管仍然在不断地发展和改进。 这些改进包括新的气体混合物的应用、 探测器的结构和材料的改进、 以及数字电子学技术的应用等。 这些改进使得盖革管的应用领域得到了更广泛的拓展, 包括医学、 辐射防护和地质勘探等领域。 同时, 盖革管也被用于设计和研发其他放射线探测器和相关设备, 如正电子发射断层扫描仪(PET) 和计算机断层扫描仪(CT) 等。