التعرف على عالم أجهزة الكشف عن الإشعاع: الأنواع والتطبيقات والتطور

يشير كاشف الانبعاث إلى أداة تُستخدم لقياس أشكال مختلفة من الانبعاثات، مثل تلك الناتجة عن المواد التي تحتوي على جزيئات عالية الطاقة، مثل تحلل محطات الطاقة النووية، والأشعة الكونية الفضائية، والتفاعلات في مسرّعات الجسيمات.

تُعد أجهزة الكشف مفيدة في أماكن العمل التي تحتوي على الكثير من الإشعاع أو حتى في المنازل. من خلال استخدامها، يمكن للناس أن يكونوا على دراية دائمة بمستوى الانبعاثات من حولهم، مما يساعدهم على حماية أنفسهم.

متى وأين تحتاج إلى كاشفات الإشعاع؟

يتطلب معرفة أنواع أجهزة الاستشعار المناسبة فهم مكان وكيفية استخدامها. تختلف التطبيقات والبيئات التي تُستخدم فيها هذه الأجهزة، حيث إن كل كاشف مصمم لغرض معين. يمكن تقسيم تطبيقات أجهزة الكشف إلى ثلاث فئات رئيسية: قياس تدفق الإشعاع، الحماية، والبحث.

تُستخدم أجهزة قياس الإشعاع في الحالات التي يُعرف فيها بوجود مواد مشعة تحتاج إلى مراقبة. الهدف من هذا النوع من الكشف هو معرفة شدة المجال الإشعاعي القائم، وحدود منطقة الانبعاث، أو مدى انتشار التلوث الإشعاعي. هذه الأماكن هي تلك التي يُتوقع أو يُحتمل وجود الإشعاع فيها. تختلف متطلبات الكاشفات في هذه الحالات، وغالبًا ما تتطلب نطاقات قياس أعلى أو تعديلات خاصة لاكتشاف نوع معين من الإشعاع.

تشبه مهام الحماية مهام القياس من حيث البيئة التي يُتوقع فيها وجود الإشعاع، لكن الهدف مختلف. ففي مهام القياس يكون الهدف مراقبة النشاط الإشعاعي، بينما في الحماية يكون الهدف مراقبة تأثير الإشعاع على الأشخاص. تُعد قياسات الجرعات الإشعاعية المثال الأكثر شيوعًا. تُستخدم شارات الجرعات الإشعاعية من قبل العاملين في المجال الطبي، والموظفين في المنشآت النووية، وغيرهم ممن يتعرضون للإشعاع المهني حول العالم. تكمن الأهمية في أنها تحمي من الآثار الضارة للتعرض للإشعاع من خلال الوعي، إذ تُعلم المستخدم بكمية الإشعاع التي تلقاها وكيف يمكن أن تؤثر على صحته، مما يسمح له بتعديل سلوكه أو جدول عمله وفقًا لذلك.

كيف يتم الكشف عن الإشعاع؟

يتم الكشف عن الإشعاع باستخدام أدوات متنوعة. أكثر أنواع كواشف الإشعاع شيوعًا هو أنبوب غايغر-مولر (Geiger-Muller) المعروف أيضًا باسم عداد غايغر.

لكن الآن يمكنك شراء أفضل كاشف إشعاع للاستخدام المنزلي للتحكم في مستويات الإشعاع في منزلك. تنتج شركة Milerd العديد من الأنظمة التي تساعدك في مراقبة الإشعاع الخلفي.

أول كواشف الإشعاع

تم اختراع تطبيقات كواشف الإشعاع في القرن السابع عشر عندما وُصف لأول مرة ظاهرة التلألؤ الحراري (thermoluminescence).

شهد القرن الثامن عشر اختراع الكهرسCOPE ذو الأوراق الذهبية، وظهرت التصوير الفوتوغرافي في بداية القرن التاسع عشر. ومع ذلك، فإن اكتشاف ما يُعرف اليوم بعلم الإشعاع حدث في نهاية القرن التاسع عشر.

في ديسمبر عام 1895، مثّل اكتشاف رونتغن للأشعة السينية بداية تطور كواشف الإشعاع، مما مهد الطريق لتطوير أجهزة الاستشعار الحديثة. ساهمت اكتشافات بيكريل وبيير وماري كوري بشكل كبير في هذا العلم.

في عام 1903، اخترع كروكس جهاز الـ"سبنثاريسكوب" (spinthariscope)، وهو أول أداة قادرة على اكتشاف الأشعة الفردية.

ومع ذلك، يُعتبر العالمان الألمانيان هانز فيلهلم غايغر ووالتر مولر من رواد تطوير الأجهزة الحديثة للكشف عن المواد المشعة.

قدّم غايغر والعالم البريطاني إرنست رذرفورد أول جهاز ناجح لاكتشاف الجسيمات ألفا الفردية في عام 1911. ثم عمل غايغر مع طالبه والتر مولر لتحسين النظام.

مقارنة بعداد غايغر الأصلي، فإن عداد غايغر-مولر أكثر موثوقية وكفاءة وسهولة في النقل وحساسية أعلى. كما يمكنه اكتشاف أنواع مختلفة من التأين.

تشمل الأجهزة المبكرة الأخرى للكشف غرفة ويلسون، التي اخترعها العالم سي. تي. آر. ويلسون في عام 1911. أصبحت هذه الغرفة أداة بحث فعالة استُخدمت في العديد من الاكتشافات بين عامي 1923 و1930.

كيف تغيرت كواشف الإشعاع؟ منذ ذلك الحين، استمر تاريخ تطوير أجهزة الكشف. أنشأ لاغسدورف غرفة السحب المستمر في عام 1939، وأصبحت غرف الفقاعات شائعة في خمسينيات القرن الماضي، تلتها غرف الشرارات في الستينيات.

يرتبط ظهور أجهزة الاستشعار الإلكترونية باختراع الترانزستور في عام 1947. تستخدم معظم أنواع كواشف الإشعاع الحديثة مقاييس الحرارة الإشعاعية (calorimeters). كما أن الأنظمة الحديثة قادرة على قياس الشحنة، والعزم، والدوران، وغيرها من خصائص الجسيمات.