Das Geiger-Müller Zählrohr
Das Geiger-Müller Zählrohr ist eines der ersten elektrischen Messgeräte der Radioaktivitätsforschung. Es wurde von Walter Müller unter der Leitung von Hans Geiger an der Christian-Albrechts-Universität in Kiel im Frühjahr 1928 entwickelt.
Das Zählrohr ist mit in seiner frühen Form eine evakuierte Messingröhre in der ein dünner Draht axial gespannt ist. Zwischen beiden Polen dieses prinzipiellen Zylinderkondensators liegt eine Hochspannung im Bereich von etwa 1,5 kV an. Trifft nun γ-Strahlung oder ein hochenergetisches β-Teilchen auf die Oberfläche des Zählrohrs wird auf der Innenseite der Röhre ein Elektron ausgelöst, welches durch das starke elektromagnetische Feld stark zum Draht hingezogen wird.
Durch den geringen Luftdruck ist die Weglänge des ausgelösten Elektrons so groß, dass es so stark beschleunigen kann um noch verbliebene Luftmoleküle zu ionisieren, die wiederum andere Moleküle ionisieren. Diese "Ionisationslawine" führt letztendlich zu einem messbaren Stromfluss durch den Kondensator. Ein 1-GΩ-Widerstand lässt die Spannung sofort noch dem Durchschlag wieder abreißen.
Moderne Zählrohre sind im Gegensatz dazu mit einem Edelgas-Alkohol Gemisch unter geringem Druck befüllt, welches den hochohmigen Widerstand obsolet macht und eine viel geringere Betriebsspannung von wenigen hundert Volt erlaubt. Außerdem sind solche Zählrohre mit einem Fenster versehen, welches zusätzlich die Zählung von α-Strahlung erlaubt. Sie finden allerdings nur noch in zivilen und didaktischen Kontexten Anwendung, da sie im Vergleich zu Szintillationszählern oder Halbleiterdetektoren viel zu unpräzise sind.
Die Nachbauten verschiedener Typen des Geiger-Müller Zählrohrs der Jahre 1928 /29 wurde im Zusammenhang mit dem Dissertationsprojekt von Sebastian Korff an unserer Abteilung angefertigt. Ein Video über den Replikationsprozess ist auf YouTube verfügbar.
Weiterführende Literatur
Korff, Sebastian (2014): Wie das Knacken in den Geigerzähler kam. Wissenschaftshistorische Analyse und fachdidaktische Aspekte des Geiger-Müller-Zählrohres.
Flensburg, Flensburg University Press.
Korff, Sebastian (2013b): Beyond the Geiger-Müller Counter, in: Heering, P.; Klassen, S.; Metz, D.: Enabling Scientific Understanding through Historical Instruments and Experiments in Formal and Non-Formal Learning Environments. Flensburg, Flensburg University Press, 31-41.
Korff, Sebastian (2013a): How the Geiger Counter started to crackle: Electrical counting methods in early radioactvity research, in: Annalen der Physik (Berlin), 525, No. 6, A88-92.
Link: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.201300726/pdf
Korff, Sebastian (2012): Das Geiger-Müller-Zählrohr. Eine wissenschaftshistorische Analyse mit der Replikationsmethode, in: NTM Zeitschrift für Geschichte der Wissenschaften, Technik und Medizin,20 (4), Dezember 2012.
Korff, Sebastian (2011): Wie das Knacken in den Geiger-Zähler kam, in: Physik in unserer Zeit, 4/2011, S. 203f.
Trenn, Thaddeus J. (1986): The Geiger-Müller Counter of 1928. in: Annals of Science, 43, pp.111.
Abele, Johannes (2002): Wachhund des Atomzeitalters - Geigerzähler in der Geschichte des Strahlenschutzes. München, Deutsches Museum.