2. Der Geigerzähler

Radioaktivität Geigerzähler Weitere Geräte Bedeutung

2.1. Die Geschichte des Geigerzählers
Erfinder und Namensgebers des Geigerzählers oder mit vollem Namen, des Geiger-Müller-Zählrohrs, sind die beiden deutschen Physiker Hans Geiger und Walter Müller. Geiger wurde 1912 Leiter des Laboratoriums für Radioaktivität an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin. Vorher hatte er mehrere Jahre lang für den englischen Physiker Ernst Rutherford gearbeitet. Dabei hatte er die Gelegenheit, sich mit unterschiedlichen Aspekten des Themas Radioaktivität vertraut zu machen.
Zur damaligen Zeit setzten Wissenschaftler wie die Bevölkerung große Hoffnung in die Radioaktivität und sie fand in vielen Bereichen Verwendung, beispielsweise auch in Form von Radiumpräparaten, denen damals gesundheitsfördernde Wirkungen zugeschrieben wurden. Um nachweisen zu können, dass solche Präparate und Anwendungen tatsächlich die angegebene Menge Radioaktivität abgaben, wurde die Entwicklung von zuverlässigen Messmethoden zunehmend interessant. Teilweise ging es in dieser frühen Phase der Strahlenmesssung jedoch überhaupt nicht um wissenschaftliche Aspekte sondern um die Möglichkeit, mit möglichst hohen Strahlungsdosen der eigenen Produkte werben zu können. Das Wissen um die Gefahren der Radioaktivität fehlte damals noch völlig.
Die Unzuverlässigkeit älterer Messmethoden führte immer wieder zu Streitigkeiten, bei denen häufig auch handfeste wirtschaftliche Interessen auf dem Spiel standen.
Bereits während seiner Arbeit bei Rutherford verwendete Geiger zum ersten Mal gemeinsam mit seinem Vorgesetzten ein Messgerät, das die ionisierende Wirkung der Strahlung mithilfe von elektrischen Messungen nachwies. Zunächst war dies sehr umständlich und unsicher, weil elektrische Störungen das Ergebnis sehr schnell verfälschen konnten. Bereits dort kamen die beiden Forscher auf die Idee, die Ionisation durch eine gasgefüllte Röhre zu verstärken. Trotzdem war diese Methode noch sehr fehleranfällig.
Nach seiner Rückkehr nach Deutschland verbesserte Geiger das Zählrohr gemeinsam mit seinen Kollegen Walter Müller und Otto Klemperer weiter und stellte zahlreiche Untersuchungen dazu an. Dabei konnte er unter anderem feststellen, dass die Fehlsignale, die ursprünglich auf das Material geschoben worden waren, vermutlich von vorhandener Hintergrundstrahlung herrührten.
Der Hauptunterschied zwischen dem weiterentwickelten Zählrohr, das Geiger und Müller im August 1928 vorstellten, bestand lediglich darin, dass anders als bei den Vorgängergeräten nicht mehr nur ein Teilchen nachgewiesen werden konnte, sondern das gesamte Volumen der Zählkammer wirksam war.
Dieses Prinzip erwies sich als so effektiv, dass der Geigerzähler in wenig veränderter Form bis heute so verwendet wird.
Die Gründe für die Verwendung sollten sich jedoch bald deutlich unterscheiden. Während die Anfangszeit des Umgangs mit Radioaktivität von sorgloser Begeisterung geprägt war, wurden die schädlichen Auswirkungen der Strahlung nach und nach immer besser bekannt. Spätestens nach den Atombombenabwürfen auf Hiroshima und Nagasaki konnten für niemanden mehr Zweifel daran bestehen, dass es sich hier um ein für den Menschen und für andere Lebewesen äußerst gefährliches Phänomen handelt.
Dies führte dazu, dass der Geigerzähler sehr bald nicht mehr zu Werbezwecken eingesetzt wurde, sondern um vor den Gefahren zu warnen, die von der radioaktiven Strahlung ausgehen. Nach den Atombombenabwürfen und den später durchgeführten Kernwaffentests (siehe dort) wurden diese Gefahren von einer breiten Öffentlichkeit wahrgenommen. Hinzu kam die später einsetzende Entwicklung der friedlichen Nutzung der Kernenergie, die Kernreaktoren in die unmittelbare Nähe vieler Bürger brachte. Um der Bevölkerung die damit einhergehenden Ängste zu nehmen, wurden Geigerzähler häufig für öffentlichkeitswirksame Messungen eingesetzt, die den Bürgern das Gefühl geben sollten, dass sich die Verantwortlichen um ihr Wohl sorgen.
In diesem Zusammenhang kommt dem Geigerzähler nicht nur in der praktischen Anwendung sondern auch in der öffentlichen Wahrnehmung eine sehr bedeutende Rolle zu.

2.2. Die Funktion des Geigerzählers
Nun wissen Sie einiges über Geschichte und Wirkung des Geigerzählers, doch wie funktioniert so ein Geigerzähler eigentlich genau?
Bei der Strahlenmessung mithilfe des Geigerzählers macht man sich die ionisierende Eigenschaft der radioaktiven Strahlung zu Nutze.

Bildquelle

Ein Zählrohr aus Metall, das als Kathode dient und einen als Anode wirkenden Draht enthält, wird mit einem Edelgas wie Argon gefüllt. Edelgase haben den Vorteil, dass sie keine zusätzlichen Elektronen aufnehmen können, weil ihre Elektronenschalen vollständig gefüllt sind. Trifft nun ionisierende Strahlung auf das Edelgas, werden Elektronen aus der Hülle herausgeschlagen, aus den Argonatomen werden positiv geladene Kationen. Dies ist für Edelgasatome ein sehr ungünstiger Zustand, so dass die Ionen zur Kathode wandern, um dort aus dem elektrischen Strom neue Elektronen aufzunehmen.
Durch die Ionisation der Argonatome entsteht im Rohr ein messbarer Stromfluss, der das charakteristische Knacken verursacht.
Eine Schwierigkeit beim Aufbau des Geigerzählers besteht darin, dass die relativ großen α-Teilchen zwar in das Rohr hineingelangen müssen, die Edelgasatome aber nicht entweichen sollen. Bei älteren Geräten besteht die Gefahr, dass die Abdichtungen nicht mehr wirksam genug sind, und somit nicht mehr genügend Argon enthalten ist. Aus diesem Grund ist es notwendig, einen Geigerzähler regelmäßig auf seine Funktion zu überprüfen. Dies ist mit einem bekanntermaßen strahlenden Material möglich.
Mithilfe des Geigerzählers kann man das Vorhandensein von radioaktiver Strahlung nachweisen. Es ist mit diesem Gerät allerdings nicht möglich festzustellen, von welchen Isotopen die Strahlung tatsächlich ausgeht. Zu diesem Zweck sind andere Messgeräte nötig, auf die ich im folgenden Kapitel noch kurz eingehen möchte.

Bild: Institut für Kernenergetik und Energiesysteme, Universität Stuttgart

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Letzte Änderung: 12.01.12 - DO