أنبوب غايغر: كيف يكشف الإشعاع وما حدود استخدامه؟

أنبوب غايغر، واسمه الأدق أنبوب غايغر–مولر، كاشف يحتوي على غاز وأقطاب كهربائية داخل غلاف محكم. عندما يصل إليه إشعاع قادر على التفاعل مع الغاز، تتولد إشارة كهربائية يسجلها الجهاز المتصل به. ويُستخدم هذا التصميم في عدد من أجهزة المسح الإشعاعي المحمولة والثابتة.

هناك فرق بين الأنبوب والعداد: الأنبوب هو الحساس، بينما يضم عداد غايغر أيضًا مصدر طاقة ودوائر إلكترونية وشاشة أو وسيلة تنبيه صوتي. لذلك فإن أداء الجهاز لا يعتمد على الأنبوب وحده، بل على تصميم المنظومة ومعايرتها وطريقة استخدامها.

يُطبق فرق جهد كهربائي بين أقطاب الأنبوب. وعندما يؤيّن الإشعاع الغاز داخله، تتحرر إلكترونات تتحرك وتؤدي إلى سلسلة سريعة من التأينات، فتنتج نبضة قابلة للعد. ثم تتوقف هذه العملية بآلية إخماد، ليصبح الأنبوب مستعدًا لتسجيل حدث جديد.

قد يحول الجهاز النبضات إلى أصوات نقر، أو يعرض عددها خلال فترة زمنية. وكلما ارتفع معدل الأحداث التي يرصدها، زاد معدل العد عادة. لكن النبضة لا تخبر المستخدم مباشرة بطاقة الإشعاع أو اسم المادة المشعة، ولذلك لا يكفي صوت الجهاز وحده لتفسير الموقف.

لا تكشف جميع أنابيب غايغر الأنواع نفسها بالكفاءة نفسها. وتعتمد الاستجابة على سماكة جدار الأنبوب، ووجود نافذة رقيقة، وطاقة الإشعاع، والمسافة بين الكاشف والمصدر. ومن أهم الفروق:

• جسيمات ألفا: تحتاج عادة إلى نافذة شديدة الرقة ومسافة قصيرة جدًا، لأن الهواء والمواد البسيطة يوقفانها بسهولة.
• جسيمات بيتا: يمكن رصدها بأنابيب مناسبة، لكن الغلاف السميك قد يمنع وصول الجسيمات الأقل طاقة.
• أشعة غاما والأشعة السينية: تستطيع بعض الأنابيب رصدها، مع اختلاف الحساسية بحسب طاقتها وتصميم الكاشف.
• النيوترونات: أنبوب غايغر التقليدي ليس الكاشف المناسب لها، وتحتاج عادة إلى تجهيزات متخصصة.

ولا يُستخدم هذا الأنبوب لقياس الموجات غير المؤيّنة، مثل موجات الهاتف والواي فاي. كما أن عدم استجابته لمادة معينة لا يثبت خلوها من النشاط الإشعاعي؛ فقد يكون الإشعاع خارج قدرات الجهاز أو محجوبًا قبل وصوله إليه.

تستخدم المنشآت التي تتعامل مع مواد مشعة كواشف متنوعة ضمن برامج الحماية الإشعاعية. وقد تكون الأجهزة المعتمدة على أنبوب غايغر مناسبة لبعض أعمال المسح، خاصة عند البحث عن تلوث إشعاعي سطحي باستخدام مسبار ملائم. ومن أمثلة الاستخدام:

• فحص أسطح العمل وبعض الأدوات في أقسام الطب النووي.
• المساعدة في تحديد موضع تلوث محتمل بعد انسكاب مادة مشعة.
• فحص بعض النفايات أو العبوات وفق إجراءات المنشأة.
• المشاركة في التحقق من نظافة منطقة بعد إزالة التلوث.

لكن الجهاز لا يحل محل جميع أدوات القياس. فقياس نشاط المستحضرات المشعة، ومراقبة الجرعات الشخصية للعاملين، وفحص بعض الحقول الإشعاعية تتطلب أجهزة أخرى. ويختار مسؤول الحماية الإشعاعية الكاشف بناءً على المهمة، لا بناءً على شهرة اسم غايغر.

قد تعرض الشاشة عدد النبضات في الثانية أو الدقيقة، وهذه قراءة لمعدل العد وليست جرعة طبية بحد ذاتها. وقد تعرض بعض الأجهزة معدل الجرعة بوحدات مثل ميكروسيفرت في الساعة، لكن صحة هذا التقدير تعتمد على المعايرة ونوع الإشعاع وطاقته وظروف القياس.

يوجد إشعاع خلفي طبيعي من البيئة والفضاء وبعض المواد المحيطة، لذلك لا يُتوقع أن تكون القراءة صفرًا دائمًا. كما أن تقلب الأرقام قليلًا أمر طبيعي بسبب الطبيعة العشوائية للتفاعلات الإشعاعية. والمقارنة المفيدة تحتاج إلى ظروف متشابهة، ووقت قياس مناسب، ومعرفة الخلفية المحلية.

ولا يجوز تحويل أي رقم ظاهر إلى حكم مباشر عن احتمال الإصابة بالسرطان أو حدوث تلف بالأعضاء. فتقييم الأثر الصحي يتطلب معرفة الجرعة المتلقاة فعليًا، ومدة التعرض، والأجزاء المعرضة من الجسم، وما إذا كانت مادة مشعة قد دخلت إليه.

بعد تسجيل كل نبضة، يمر الأنبوب بفترة قصيرة لا يستطيع خلالها تسجيل حدث آخر، وتُسمى الزمن الميت. وفي المجالات الإشعاعية الشديدة قد يفقد الجهاز عددًا من الأحداث أو يتشبع، فتظهر قراءة أقل من الواقع أو إشارة تجاوز، بحسب تصميمه.

وتتأثر النتائج أيضًا بعوامل عملية، منها ضعف البطارية، وتلف النافذة الحساسة، واختيار إعداد غير مناسب، أو تحريك المسبار بسرعة لا تسمح بالرصد. وقد يؤدي تلوث المسبار نفسه إلى بقاء القراءة مرتفعة بعيدًا عن الموضع الأصلي. لهذا تكون المعايرة الدورية واختبارات الاستجابة واتباع دليل التشغيل ضرورية.

التعرض يعني وصول الإشعاع إلى الجسم من مصدر ما، أما التلوث فيعني وجود مادة مشعة على الجلد أو الملابس أو داخل الجسم. والتمييز مهم لأن التعرض للأشعة السينية في التصوير المعتاد لا يجعل الشخص مشعًا، ولا يجعل ملابسه ملوثة.

في المقابل، قد يبقى مستحضر مشع داخل الجسم مؤقتًا بعد بعض فحوص الطب النووي أو علاجاته، وتُعطى للمريض تعليمات محددة بحسب الإجراء. ولا يُنصح باستخدام عداد منزلي لتعديل هذه التعليمات أو تحديد موعد مخالطة الآخرين؛ فالقراءة وحدها لا تكفي لهذا القرار.

إذا ارتبطت القراءة بجسم مجهول أو عبوة تحمل علامة الإشعاع، فلا تقترب لتكرار الاختبار ولا تلمس الجسم أو تنقله. زيادة المسافة وتقليل وقت البقاء قرب المصدر يساعدان على تقليل التعرض، بينما اختيار الحواجز الواقية يتطلب معرفة متخصصة بنوع الإشعاع.

• ابتعد بهدوء وامنع الآخرين من الاقتراب دون تعريض نفسك للخطر.
• أبلغ مسؤول السلامة في مكان العمل أو الجهات المحلية المختصة.
• لا تفكك الجهاز أو العبوة، ولا تضع المصدر المشتبه به في النفايات.
• عند احتمال التلوث، تجنب الأكل والشرب ولمس الوجه، واتبع تعليمات الطوارئ بشأن إزالة التلوث.

اطلب تقييمًا عاجلًا عند وجود حادث إشعاعي معروف، أو اشتباه جدي باستنشاق مادة مشعة أو ابتلاعها، أو تلوث جرح بها، حتى لو لم تظهر أعراض. ويزداد الاستعجال عند حدوث قيء متكرر أو احمرار أو إصابة جلدية غير مفسرة بعد تعرض محتمل مهم. هذه العلامات غير نوعية، ولا تثبت وحدها أن الإشعاع هو السبب.

أخبر الفريق الطبي بمكان الحادث ومدته وطبيعة المصدر إن عُرفت، وبأي قراءة سجلها جهازك دون العودة لجمع معلومات إضافية. أما ارتفاع بسيط منفرد في عداد منزلي، دون حادث أو مصدر مشتبه، فيحتاج أولًا إلى تفسير فني موثوق، وليس إلى افتراض إصابة إشعاعية أو إجراء تحاليل عشوائية.