Das Geiger-Müller-Zählrohr

Aufbau:

Es werden ständig im Mittel gleich viele Ionen vom Präparat erzeugt (Primärionisation). Die positiv geladenen Ionen werden vom negativ geladenen Gehäuse (Kathode) angezogen, am Gehäuse nehmen sie ein Elektron auf, so dass der Minuspol wieder ein Elektron nachliefern muss. Die bei der Ionisation ausgelösten Elektronen werden von der positiv geladenen Anodenspitze angezogen und fließen über die Widerstände zum Pluspol ab. Insgesamt fließt also jeweils kurzzeitig Strom, der zu einem Spannungsimpuls am Widerstand führt.

Bei Erhöhung der angelegten Spannung ergibt sich der folgende Stromverlauf, der am Anfang mit dem Verlauf beim Versuch mit der Ionisationskammer übereinstimmt:

1. Rekombinationsbereich:
   Auf dem Weg zu den Elektroden können sich positive Ionen und Elektronen beim Zusammentreffen neutralisieren (Rekombination).
   Je größer die angelegte Spannung ist, desto stärker werden die geladenen Teilchen beschleunigt und desto weniger Rekombinationen sind möglich.
2. Sättigungsbereich:
   Alle in einem bestimmten Zeitintervall erzeugten Ionen erreichen ohne Rekombination die Elektroden, es kommt zu einem Sättigungsstrom.
   
3. Proportionalbereich:
   Stoßionisation durch primär erzeugte Elektronen, die weitere Gasmoleküle wegen ihrer hohen Energie ionisieren können
   (Sekundärionisation, ~ Primärionisation ~ Energie der Strahlung)
   Energiemessung der ionisierenden Teilchen möglich.
   
4. Auslösebereich:
   Primärelektronen erzeugen durch Stoßionisation weitere (Sekundär-)Elektronen und regen Atome zur Photonenemission an. Diese können durch lichtelektrischen Effekt Elektronen auslösen, es kommt zu einer raschen Ausbreitung der Entladung. Alle Entladungen sind gleich und liefern gleichgroße Spannungsimpulse unabhängig von der Primärionisation.
   Zählen der Spannungsimpulse ~ Anzahl der einfallenden Teilchen.
   In diesem Bereich wird das Zählrohr zur Bestimmung der Zählrate benutzt.
   
   Während eines Entladungsvorgangs können keine weiteren einfallenden Teilchen gezählt werden, da die positiven Ionen weniger beweglich als die Elektronen sind und eine positive Raumladung um den Draht bilden, die die Feldstärke so weit herabsetzt, dass keine Stoßionisation mehr möglich ist. Die Zeit zum Abbau dieser Raumladung wird Totzeit genannt (ca. 10^-4 s).
   Das Erlöschen der Gasentladung erreicht man durch ein Löschgas (z.B. Alkoholdampf, entzieht den positiven Ionen die Energie zur Sekundärelektronenbildung) oder durch einen hohen Widerstand, an dem beim Entladungsvorgang ein Teil der Zählrohrspannung abfällt.
   
5. Dauerentladung, Zerstörung des Zählrohrs

Das Zählrohr im Zählbetrieb
(von vorne gesehen):

	Stoßionisation (Primär-, Sekundär-Ionisation und lichtelektrischer Effekt) → freie Elektronen wandern zum Draht (schneller als positive Ionen) ↓
↑↑↑ einfallende radioaktive Teilchen / Strahlung	Strom fließt durch den Widerstand ↓ Spannungsimpuls am Widerstand ↓ Zähler wird um 1 erhöht	positive Raumladung um den Draht herum, Draht feldfrei ↓ keine Teilchen mehr registrierbar (Totzeit), bis Raumwolke durch Löschgas wieder aufgelöst wurde