ガイガーカウンターとは
ガイガーカウンターとは、物質の表面や空間に、どの程度の放射線が存在するのかを測定するための放射線測定器の1つです。
ガイガーとミュラーが作ったので、ガイガー＝ミュラー計数管、GM計数管とも呼ばれています。ガイガーカウンターはサーベイメーターの1種であり、GM管と呼ばれる金属製の、ガスが封入された筒を持つものが、ガイガーカウンターと呼びます。
構造がシンプルなため、比較的低価格で入手可能です。電子力発電施設や警察・病院などの公共施設などから個人向けまで、幅広く利用されています。
ガイガーカウンターの使用用途
ガイガーカウンターは、空間や物質の放射線量の測定に使われています。放射線は、医療や工業分野だけではなく、農業分野でも使用されています。
放射線量の簡易的な測定ができるため、食品表面の汚染チェックや、土壌・水・空間線量など多岐にわたるサンプルの測定が可能です。ガイガーカウンターはとても簡便な装置ですが、放射線測定において万能ではないため、測定したい対象をよく理解し、正しく測定することが必要です。
ガイガーカウンターの原理
ガイガーカウンターはGM管と呼ばれる円筒状の電極の中に、アルゴン・ヘリウム等の不活性ガスが封入されており、この中を放射線が通過した際に発生する放電 (パルス) を検知することで放射線量を測定します。
ガイガーカウンターの測定結果は、マイクロシーベルト毎時 (μSv/h) という単位で表示されます。マイクロシーベルト毎時とは、ある場所に1時間いた場合に、受ける放射線量のこちです。そもそも放射線とは、放射性物質が崩壊する際に生じる電磁波や粒子線のことです。一部の放射線は、人体を貫くことができます。
特に透過力が高いγ線の個数が多く、そのエネルギーが高いと人体に影響を及ぼします。この影響を表す単位がシーベルト (Sv) です。シーベルトは、人体に吸収されたγ線の個数×エネルギーと定義されています。ガイガーカウンターが計測するのは、機器の内部に存在する放射線の個数です。計測した放射線の単位時間あたりのカウント数 (cpm: カウントパーミニッツ) にある定数を掛け合わせて、マイクロシーベルト毎時に換算しています。
ガイガーカウンターの種類
ガイガーカウンターには大きく2種類に分けられます。
1. 筒状の容器に計数ガスが挿入されたタイプ
ガラスや金属でできた筒状の容器に計数ガスが封入されたタイプです。このタイプのガイガーカウンターは、γ線の放射線量の計測に用いられます。
2. マイカ窓があるタイプ
ガイガーミュラー計数管の一端が薄い膜でできており、放射線が境界面に達するマイカ窓と呼ばれる雲母という鉱石でできた窓があるタイプです。マイカ窓から入ってきたβ線の数を計測するものであり、放射性物質による汚染の調査に使用されます。
ガイガーカウンターは正しくはガイガーミュラー計数管を使った放射線測定器のことですが、シンチレーション式、半導体式と呼ばれる、測定原理が異なる放射線測定器も、ガイガーカウンターと呼ばれることがあります。
ガイガーカウンターの特徴
ガイガーカウンターは構造がシンプルで扱いやすい計測器ですが、測定結果の扱いには注意が必要です。ガイガーカウンターの測定結果は、ばらつきが大きいことを理解しておくことが大切です。
放射線物質から放射線はランダムに発せられているため、測定結果にはばらつきがあります。放射線がランダムに発せらていることから、同じ場所でもガイガーカウンターの向きを変えるだけでも、測定結果は変化します。ガイガーカウンターで放射線量を測定する際には、ガイガーカウンターの向きを決めて複数回測定を繰り返した上で、平均値で判断するといった読み取り方をすることが重要です。
また、ガイガーカウンターに放射線物質が付着してしまうと、正しい結果を得ることができません。ガイガーカウンターは汚さないように扱うことが大切です。
参考文献
https://www.irm.or.jp/answer.html
https://imidas.jp/jijikaitai/K-40-075-12-05-G435
https://www.nikkei.com/article/DGXNASFK02015_S1A500C1000000/