أنبوب غايغر مولر: كيف يرصد الإشعاع وما حدود دقته؟

هو حساس مملوء بالغاز يحوّل مرور بعض أنواع الإشعاع المؤين إلى نبضات كهربائية يمكن عدّها. والإشعاع المؤين هو إشعاع يمتلك طاقة تكفي لنزع إلكترونات من الذرات، ويشمل الأشعة السينية وأشعة غاما وجسيمات ألفا وبيتا. أما موجات الهاتف والواي فاي فلا تدخل ضمن ما صُمم هذا الأنبوب لقياسه.

يوجد فرق بين الأنبوب وعداد غايغر: الأنبوب هو الحساس، بينما الجهاز الكامل يضم مصدر جهد كهربائي ودوائر لمعالجة النبضات وشاشة أو مؤشرًا صوتيًا. ولا تستخدم جميع أجهزة قياس الإشعاع هذا الأنبوب؛ فهناك تقنيات أخرى تناسب مهام تتطلب دقة مختلفة أو تحديد طاقة الإشعاع.

يتكون الأنبوب عادة من غلاف يعمل قطبًا كهربائيًا، وسلك مركزي يمثل القطب الآخر، وبينهما غاز أو خليط غازي. يُطبّق فرق جهد مرتفع بين القطبين ضمن مجال التشغيل المصمم له الحساس. وعندما يسبب الإشعاع تأين الغاز، تتحرك الشحنات الناتجة ويتولد تفريغ كهربائي قصير تسجله الدوائر على هيئة نبضة.

يحتوي الأنبوب على آلية لإخماد التفريغ، غالبًا بمساعدة مكونات في خليط الغاز، حتى يستعد لرصد حدث جديد. بعد كل نبضة توجد فترة وجيزة تسمى الزمن الميت، لا يستطيع خلالها تسجيل حدث آخر بصورة مستقلة. ولهذه الخاصية أهمية كبيرة عند تفسير القراءات المرتفعة.

تكون النبضات الناتجة متقاربة في حجمها رغم اختلاف طاقة الإشعاع الذي أحدثها. لذلك يُجيد الأنبوب العدّ، لكنه لا يحدد عادة طاقة كل جسيم أو فوتون، ولا يتعرف وحده إلى هوية المادة المشعة.

تعتمد الاستجابة على تصميم الأنبوب وسماكة جداره ووجود نافذة رقيقة، إضافة إلى طاقة الإشعاع والمسافة عن المصدر. لذلك لا يكفي اسم «عداد غايغر» لمعرفة ما يستطيع الجهاز كشفه.

• جسيمات ألفا: تحتاج غالبًا إلى حساس بنافذة شديدة الرقة ومسافة قصيرة جدًا؛ فالهواء والحواجز البسيطة قد تمنع وصولها إليه.
• جسيمات بيتا: يمكن رصدها بحساس مناسب، لكن سماكة الجدار والغطاء وطاقة الجسيمات تؤثر في الحساسية.
• أشعة غاما والأشعة السينية: تستطيع بعض الأنابيب رصدها، مع اختلاف واضح في الكفاءة والاستجابة بحسب الطاقة والتصميم.
• النيوترونات: لا تُقاس عادة بأنبوب غايغر مولر التقليدي، وتحتاج إلى كواشف أو ترتيبات متخصصة.

قد يحتوي الجهاز على غطاء متحرك أو إعدادات مرتبطة بنوع القياس. لا ينبغي تغيير وضعه عشوائيًا أو افتراض أن غياب النقرات يعني عدم وجود إشعاع؛ فقد يكون الإشعاع خارج قدرة الحساس على الكشف.

تُستخدم أجهزة تحتوي على أنبوب غايغر مولر ضمن برامج الحماية الإشعاعية، خاصة للبحث عن تلوث بعض الأسطح أو الأدوات بمواد مشعة عندما يكون الحساس مناسبًا. وقد تدخل في مسح مناطق العمل ومتابعة إجراءات السلامة في مختبرات ومنشآت تستخدم النظائر المشعة.

لكن وجود الأشعة في مستشفى لا يعني أن هذا الجهاز هو الأداة المناسبة لكل القياسات. تقييم أجهزة التصوير الطبي أو حقول الأشعة النبضية قد يحتاج إلى كواشف أخرى، مثل غرف التأين أو أجهزة مصممة خصيصًا لهذا الغرض. كذلك لا يحل عداد غايغر محل مقياس الجرعة الشخصي الذي يستخدمه العامل وفق برنامج المنشأة.

خارج الطب، تُستخدم هذه الأجهزة في التعليم والبحث وبعض أعمال الرصد الصناعي والبيئي. أما التعرف إلى مادة مشعة مجهولة أو قياس نشاطها بدقة فقد يتطلب تحليلًا متخصصًا لا يوفره العداد البسيط.

معدل العدّ ليس الجرعة نفسها

قد تعرض الشاشة عدد النبضات في الثانية أو الدقيقة. يعبر ذلك عن الأحداث التي سجلها الحساس، وليس عن جميع الإشعاعات الموجودة حوله. وتتغير النتيجة مع المسافة واتجاه الحساس ومساحة نافذته وكفاءة الكشف ومدة القياس، حتى عند فحص المصدر نفسه.

تعرض بعض الأجهزة أيضًا معدل جرعة بوحدات مثل الميكروسيفرت في الساعة. هذه القيمة تعتمد على المعايرة والافتراضات التصميمية، وقد لا تكون دقيقة لجميع أنواع الإشعاع وطاقاته. ولا يمكن تحويل قراءة عشوائية إلى تقدير موثوق لخطر السرطان أو الضرر الصحي دون معرفة ظروف التعرض.

الخلفية الإشعاعية أمر طبيعي

يوجد إشعاع طبيعي مصدره البيئة والأشعة الكونية، لذلك قد يسجل الجهاز نبضات بعيدًا عن أي مصدر صناعي. كما تتذبذب الأعداد بطبيعتها. ولهذا يعتمد المختصون على قياسات منظمة ومقارنة مناسبة بالخلفية، بدل الحكم من نقرة منفردة أو ارتفاع عابر على الشاشة.

• شدة الإشعاع العالية: قد تؤدي إلى فقد نبضات بسبب الزمن الميت أو تشبع الجهاز، فتظهر قراءة أقل من الحقيقة.
• اختيار حساس غير مناسب: قد يفشل في رصد إشعاع ضعيف الاختراق أو يستجيب لبعض الطاقات أكثر من غيرها.
• حالة الجهاز: ضعف البطارية أو تلف النافذة أو تلوث الحساس نفسه قد يؤثر في النتائج.
• غياب المعايرة: المقارنة بين أجهزة مختلفة لا تكون موثوقة دون معرفة مواصفاتها والتحقق من أدائها.
• طريقة المسح: الحركة السريعة أو المسافة غير المناسبة قد تؤدي إلى تفويت تلوث موضعي.

لذلك تتطلب القياسات المهنية تدريبًا، وفحصًا وظيفيًا، ومعايرة دورية وفق تعليمات المصنع وبرنامج الجودة. ولا يُنصح بفتح الجهاز أو العبث بدوائره؛ إذ يعمل الأنبوب بجهد مرتفع، وقد تكون نافذته سهلة التلف.

لا تستدعي قراءة خلفية معتادة زيارة الطبيب وحدها. لكن إذا وُجد حادث إشعاعي، أو تماس مع مادة مشعة، أو احتمال استنشاقها أو ابتلاعها، فتواصل سريعًا مع الطوارئ أو مسؤول الحماية الإشعاعية، حتى دون أعراض. لا يستطيع الجهاز المنزلي استبعاد التلوث الداخلي أو حساب جرعة الجسم بدقة.

اطلب تقييمًا عاجلًا عند ظهور قيء أو احمرار جلدي غير مفسر بعد حادث تعرض محتمل، خصوصًا إذا أكدت الجهات المختصة وجود مصدر قوي. هذه الأعراض ليست دليلًا منفردًا على إصابة إشعاعية، لكنها تحتاج إلى تقييم في سياق الحادث.

إذا عثرت على جسم مجهول يحمل علامة الإشعاع، فلا تلمسه أو تنقله أو تقترب منه للحصول على قراءة. ابتعد وأبلغ الجهات المختصة واتبع تعليماتها. ولا تتناول يوديد البوتاسيوم من تلقاء نفسك؛ فهو لا يحمي من جميع أنواع الإشعاع، وله استعمالات محددة بتوجيه السلطات الصحية.

أنبوب غايغر مولر أداة مفيدة لرصد الإشعاع عندما يُختار ويُستخدم بصورة صحيحة. وتنبع فائدته من سهولة الكشف والعدّ، لا من قدرته على تشخيص إصابة أو تحديد كل مصادر الإشعاع. تبقى القراءة جزءًا من تقييم يشمل نوع المصدر والمعايرة وظروف التعرض وخبرة المختصين.