لامپ آشکارساز گایگر مولر (Geiger-Müller Tube)
به نام خدا
مواد و فرآیندهای کلیدی (Key Materials & Processes)
1-انتخاب شیشه مناسب (Glass Selection):
•شیشه بوروسیلیکات Borosilicate Glass) )مانند پیرکس (Pyrex®) به دلیل:
•مقاومت حرارتی بالا (High Thermal Shock Resistance).
•تطابق ضریب انبساط حرارتی (Coefficient of Thermal Expansion - CTE) با فلزات برای مهر و موم شیشه-فلز (Glass-to-Metal Seal).
•مقاومت شیمیایی (Chemical Durability) در برابر گازهای نجیب (Noble Gases) و خاموشگرها (Quenchers).
2-ساختار لوله (Tube Structure) :
•الکترودها (Electrodes):
•آند (Anode): سیم تنگستن (Tungsten Wire) یا مس (Copper) با قطر ~۰.۱-۰.۲ میلیمتر در مرکز لوله.
•کاتد (Cathode): لایهای از فلز (مانند استیل ضدزنگ/(Stainless Steel یا پوشش رسانای داخلی (Conductive Coating).
•مهر و موم شیشه-فلز (Glass-to-Metal Seal):
•استفاده از آلیاژهایی مانند کوارتز-تنگستن (Quartz-Tungsten) برای تطابق CTE با شیشه.
3-گاز داخلی (Internal Gas Mixture):
•گاز اصلی (Primary Gas):
آرگون (Argon)، نئون (Neon)، یا هلیوم (Helium) با فشار ۰.۱ - ۱ اتمسفر (atm).
•خاموشگر (Quencher):
•هالوژنها (Halogens): مانند برم (Br₂) یا کلر Cl₂) )در لولههای هالوژنی (Halogen-Quenched).
•ترکیبات آلی (Organic Compounds): مانند اتانول (Ethanol) یا اتیل استات (Ethyl Acetate) در لولههای آلی (Organic-Quenched).
4-فرآیند مونتاژ (Assembly Process) :
• 1.تخلیه هوا (Evacuation):
- استفاده از پمپهای خلا (Vacuum Pumps) مانند پمپ توربومولکولار (Turbomolecular Pump) برای رسیدن به فشار ~10 به توان منفی 5 تا 10 به توان منفی 6 میلی بار (mbar).
۲. پر کردن گاز (Gas Filling):
- تزریق گاز نجیب (Noble Gas) و خاموشگر (Quencher) با نسبت مشخص (مثلا ۹۰:۱۰) تحت فشار کنترلشده.
۳. مهر و موم نهایی (Final Sealing):
- استفاده از تورچ اکسیژن-پروپان (Oxy-Propane Torch) برای ذوب و بستن لوله (Tube Tip Sealing).
5-کنترل کیفیت (Quality Control):
•تست نشتی (Leak Testing): با دستگاه هلیوم ماسک اسپکترومتر (Helium Mass Spectrometer).
•بررسی فشار (Pressure Stability Test): با استفاده از ترانسدیوسر فشار (Pressure Transducer).
•پنجره ورودی (Entrance Window): برای ذرات آلفا/بتا از فیلم پلیاستر (Polyester Film) یا میکا (Mica) با ضخامت ۱.۵-۵ mg/cm².
6-اصول عملکرد (Operating Principle):
•ولتاژ کاری (Operating Voltage): ۴۰۰-۶۰۰ ولت در ناحیه پلاتو (Plateau Region).
•پالسهای خروجی (Output Pulses):تولید سیگنالهای ~۱-۱۰ ولت با استفاده از مدار کوانتومیسازی (Quenching Circuit).
نتیجهگیری (Conclusion):
•استفاده از شیشه بوروسیلیکات (Borosilicate Glass) همراه با مهر و موم شیشه-فلز (Glass-to-Metal Seal) و گازهای آرگون-اتانول (Argon-Ethanol)، امکان ساخت لولههای GM با حساسیت بالا (High Sensitivity) و طول عمر مناسب (Long Lifespan) را فراهم میکند. فرآیند خلا-پر کردن گاز (Evacuation-Gas Filling) نیز نیازمند دقت در کنترل فشار (Pressure Control) و نشت ناپذیری (Hermetic Sealing) است.
پایان
دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته شاهین جلیل پور