科学的科普（18）微观物理（4）射线对气体的影响A

自从发现了射线之后，射线就成了新的研究对象，人们就象研究电的历程一样，研究射线对各种各样的物质的影响。我们依次介绍对气体、液体、固体、肉体的影响。

本节介绍射线对气体的影响。

前面我们讲了（光辐射之外）射线对气体的电离作用，导致验电器漏电，所以人们用验电器在地球上可以到达的空间（矿坑、海洋深处、不同高度的大气）中评估射线的多少，发现大气和我们周围地表的辐射主要来自地球之外的太空（宇宙射线），在高空中这些射线导致空气电离，形成了电离层，这个电离层能反射电磁波，这一机制使得我们用收音机接受外国的广播。

空气电离

电离辐射能将气体电离，空气导电，所以科学家改进了验电器探测其存在，同样的原理还发明了盖革计数器。

卢瑟福用α射线轰击金箔实验，他的目标是分析阿尔法粒子碰撞金箔后都到哪里去了。

1906年，盖革（Hans Geiger）成为卢瑟福的助手，在这个实验中，他和一个大学生马斯登Ernest Marsden负责计数散射后的不同散射角度的粒子的数目。

盖革Hans Wilhelm Geiger (1882-1945)

起初他们用一个发光的屏幕，当粒子打到屏幕时，屏幕上会有微弱的光点，所以要在黑暗中进行，一次计数需要30 分钟左右，比较辛苦。

所以这个团队致力于研制一个计数粒子的装置。因为阿尔法粒子电离空气导电，所以他们利用这个原理，设计了一个充气的气室，在里面加入正负电极，当粒子通过气室，两个电极间会有电脉冲，将这个电脉冲转换成各种表达方式（电流脉冲、声音等），就可以计数粒子的数量。

这个原型机被称为Rutherford-Geiger tube。1912年，盖革在德国柏林成立了自己的实验室，1913年，他发表了论文介绍计数器的研发情况，从此后，这类计数器被简称为盖革计数器(可见发表论文的重要性)。

1928年，盖革和Walter Muller改进了装置，称为盖革米勒计数器Geiger-Muller counter。下图是Muller在1928年5月5日的实验室记录，这可能是盖革米勒计数器的第一个草图。

环境辐射的探测仪示意图表示如下，电离辐射从各个方向射入气室。

定向辐射探测的示意图如下，电离辐射从特定的小窗射入气室。

这一产品被爱因斯坦称为人类最灵敏的器官The Most sensitive organ of hamanity，每一次射线通过探测管，仪器就会发出咔咔的声音，警示着人们射线的存在。

后期的产品在此基础上没有太大改动。

现在普通人都能在市场上买到盖革计数器，来亲自聆听一下那清脆而恐怖的咔咔声。