Wie funktioniert ein Geigerzähler

Ein gewisser Hans Geiger ist dafür verantwortlich, dass der Mensch über ein zuverlässiges Messinstrument für die so genannte ionisierende Strahlung verfügt. Dieser Physiker war federführend bei der Entwicklung des so genannten Geigerzählers, der Aufschluss über eine nukleare Strahlenbelastung sowie deren Ausmaß gibt.

Der Aufbau eines Geigerzählers

Kurz gesagt handelt es sich bei einem Geigerzähler um ein Messgerät, das die ionisierende Strahlung möglichst exakt misst. Dieses Phänomen stellt für den Menschen ein hohes Gesundheitsrisiko dar. Im Falle einer Verstrahlung muss mit schwerwiegenden Krankheiten wie zum Beispiel mit diversen Krebserkrankungen gerechnet werden.

Die Bezeichnung „Geigerzähler“ geht auf seinen Erfinder, den Physiker Hans Geiger zurück. Sein Mitarbeiter Walther Müller hat an der Konstruktion dieser Messvorrichtung einige Verbesserungen vorgenommen. Aus diesem Grund sind diese Ionen-Strahlungs-Messgeräte alternativ auch unter der Bezeichnung Geiger-Müller-Zählrohr oder Geiger-Müller-Indikator erhältlich. Für die spezifische Funktionsweise eines physikalischen Strahlungsmessgerätes ist sein Aufbau von grundlegender Bedeutung.

Unverzichtbar für einen Geigerzähler sind ein Metallrohr sowie ein Metalldraht, der im Mittelteil des Rohres angebracht wird. Das Rohr dient als Kathode oder Minuspol, während der Draht als Anode bzw. Pluspol fungiert. Weitere wichtige Komponenten eines Strahlungsmessers ist ein Isolator, der einerseits den Draht fixiert und andererseits das Metallrohr isoliert. Wenn es um die Messung von Nuklearstrahlung geht, dann handelt es sich dabei um die so genannten Beta- und Gammastrahlung.

Physikalische Gesetze machen Nuklearstrahlung messbar

Das Rohr selbst, wird mit Edelgas befüllt. Es kommen zu diesem Zweck unter anderem Krypton oder Argon in Frage. Als Grundvoraussetzung dürfen die im Geigerzähler eingesetzten Edelgase keinesfalls Negativ-Ionen bilden. Im Inneren des Metallrohres muss außerdem ein Druck von rund 200 hPa absolut herrschen. Zusätzlich ist eine Gleichspannung in Höhe von einigen hundert Volt notwendig. Diese sorgt dafür, dass die Ionen im Edelgas von den metallenen Elektroleitern des Geigerzählers, also der Kathode sowie der Anode, angezogen werden.

Sobald eine Beta- oder Gammastrahlung eintritt, trennen sich beim Edelgas die Hüllenelektronen von den Atomkernen. Die so genannte elektrische Feldkraft ist in der Folge dafür verantwortlich, dass die Elektronen schneller zu dem Metalldraht wandern und im Zuge dessen andere Atome des Edelgases ionisieren. Den physikalischen Gesetzen folgend fließt aufgrund dieser so genannten Stoßionisation, bei der es sich um nichts weiter als um eine Entladung von Gas handelt, nun Strom zwischen der Kathode und der Anode.

Der Geigerzähler gibt in einem solchen Fall Signale. Zu diesem Zweck wird der Strom in Spannung transformiert. Meist handelt es sich dabei um einen Piepston oder ein wiederholt wahrnehmbares Knacken. Alternativ werden bei einem Ionen-Strahlungsmesser auch Blinksignale eingesetzt. Eine Zählerschaltung ermöglicht eine exakte Messung der Höhe der Beta- und Gamma-Strahlung.