З розвитком ядерної фізики широкого поширення набуло розвитку експериментальної техніки, зокрема, лічильників нейтронів, що працюють на гелії.
Передумови створення нейтронних гелієвих лічильників.
Спочатку вчені всього світу припускали, що ядро атома складається з протона та електрона. І лише у першій половині XX століття В. А. Амбарцумян та Д. Д. Іваненко було висунуто припущення, що ядро має містити якусь нейтральну частинку. Відкриття нейтрона належить Джеймсу Чедвіку (1932). 1935 року за це відкриття він отримав Нобелівську премію миру з фізики.
З тієї причини, що нейтрон сам по собі не має електричного заряду і не створює збуджених частинок, багато лічильників не реагують на його рух. Внаслідок цього з’явилися лічильники нейтронів, заповнені інертними газами. Газ при взаємодії з ядерною частинкою, що містить нейтрони, дозволяє зафіксувати їх кількість.
Історія створення лічильників, наповнених гелієм.
В 1908 німецьким фізиком Гансом Гейгером був винайдений газорозрядний прилад для визначення інтенсивності розпаду радіоактивних матеріалів, що потрапили в нього. Через 20 років цей прилад був удосконалений фізиком Вальтер Мюллером і згодом був названий лічильником Гейгера-Мюллера.
Він є герметичний циліндричний контейнер, заповнений інертним газом гелієм та ін. Циліндр виготовляється з металу (нержавіючої сталі або алюмінію) або скла. Перевага при виборі металу надається трубкам з алюмінію через більш високу ефективність реєстрації нейтронів. У свою чергу, трубки, виготовлені з нержавіючої сталі, витриваліші в процесі складання і менше схильні до корозії.
Усередині циліндра знаходяться два електроди (анод та катод). Анод є вольфрамовою ниткою, покритою позолотою. Це забезпечує її міцність від розтягування та покращує електропровідність. Катодом служить сам корпус лічильника. На електроди під високим тиском подається струм через спеціальний резистор навантаження. У момент контакту приладу з радіоактивною частинкою утворюються електрони. Потрапляючи в гелієве середовище і перебуваючи в зоні високої напруги між катодом та анодом, починають рухатися та іонізувати молекули газу. Внаслідок цього з гелію вибиваються вторинні електрони. Їхня концентрація різко збільшується і відбувається розряд. Це веде до стрибка струму і саме зараз йде підрахунок частинок.
Як зараз роблять лічильники нейтронів на гелії.
Подальші розробки в цій сфері призвели до створення пропорційного нейтронного лічильника, який працює на гелії. У лічильнику Гейгера-Мюллера реакція може відбуватися лише за умови використання всього обсягу газу, що у циліндрі. У пропорційному лічильнику газовий розряд розвивається лише щодо обсягу гелію. При цьому досягається та сама точність вимірювання.
Перевагою пропорційного лічильника є те, що він може бути використаний при необхідності вимірювання малих енергій (наприклад, м’яке рентгенівське випромінювання). При цьому забезпечуються високі показники тимчасової та енергетичної роздільної здатності.
З іншого боку, пропорційні лічильники допомагають як отримати кількісний показник, а й отримати якісні характеристики одержуваних нейтронів. В даний час лічильники нейтронів, заповнені гелієм, широко застосовуються в ядерній фізиці, геофізиці, системі радіаційного контролю та ядерній енергетиці.
Переваги використання лічильників на гелії.
Нейтронні лічильники, заповнені гелієм, працюють від джерела живлення з напругою від 1200 до 1800 В. Цей показник є нижчим, ніж вимоги до напруги струму пристроїв, заповнених іншими газами.
Завдяки можливості досягнення більшого тиску в гелієвому середовищі порівняно з іншими газами, це значно підвищує ефективність роботи лічильника в перерахунку на кількість зареєстрованих нейтронів.
Цікаві факти.
Зі зростанням числа галузей, де застосовуються досягнення ядерної фізики, розширюється і сфера застосування нейтронних лічильників, заповнених гелієм. Такі прилади допомагають людині при ліквідації наслідків ядерних та радіаційних катастроф, у ядерній медицині, виробництві радіаційних фармацевтичних препаратів, здійсненні митного контролю за незаконним ввезенням та вивезенням радіоактивних матеріалів, їх утилізації.
Наука не стоїть дома. Ще одним фактом, що підтверджує необхідність існування нейтронних лічильників гелієвих, є розвиток досліджень ядерної природи космічних променів. Однією зі схем вивчення стало створення нейтронного калориметра. Він є частиною системи підземних моніторів за допомогою яких вивчається космічне випромінювання. Проведення наземних досліджень є проблематичним через вплив безлічі атмосферних факторів. Нейтронний калориметр розташований у тунелі Тянь-Шаньської високогірної наукової станції космічних випромінювань. У ньому розташовано 152 пропорційні лічильники, заповнені гелієм. Саме завдяки гелію, як газу-наповнювачу існує можливість одержати максимально достовірні результати дослідження ядерної природи космічних променів.
Загалом отримані результати в ході використання лічильників нейтронів, наповнених гелієм, мають велике практичне та наукове значення у зв’язку з проблемами отримання ядерної енергії та виявлення ядерних матеріалів.
У компанії DP Air Gas можна придбати гелій поряд з іншими технічними газами. Підприємство є одним із провідних в Україні. Завдяки розробленим схемам роботи та індивідуальному підходу до кожного клієнта забезпечується можливість отримати якісні послуги з доставки чистого гелію; сумішей, що містять гелій та інших газів у будь-яку точку країни. Також компанія проводить огляд та ремонт тари, в якій здійснюється зберігання та транспортування газів. З докладнішим переліком товарів та послуг, що надаються «DP Air Gas», можна ознайомитися тут.
