定义
盖格计数器是以盖格-米勒管为核心元件的气体电离辐射探测器，用于探测并记录电离辐射的粒子数目[1]。它属于金属丝计数器的一种，与电离室、正比计数器同属通过收集射线在气体中产生的电离电荷来测量核辐射的气体探测器[2]。其正式名称盖格-米勒计数器得名于1928年对计数器作出重要改进的汉斯·盖革与其学生瓦尔特·米勒[4]。在中文文献中，它也被称为盖革计数器、盖革-弥勒计数器或G-M计数器[2]。
原理
计数管的主体是一根两端封闭的金属管，管内充有低压惰性气体，沿轴线张有一根细金属丝，管壁接负极、金属丝接正极，两极之间施加略低于气体击穿电压的高压[1]。没有射线进入时管内气体不放电；当一个高速粒子进入管中并使气体原子电离后，释放出的自由电子在电场作用下加速飞向金属丝，途中不断与气体原子碰撞并击出更多电子，形成电子雪崩，使气体瞬间成为导体并产生脉冲电流[5]。脉冲经放大后推动计数器记录，也可转换成可听见的咔嗒声[6]。
盖格-米勒管工作在电离放电的盖格区，此时输出脉冲幅度很大，不再与原始电离产生的离子对数目成正比，因此无需放大即可直接记录[2]。为避免一次放电在管内反复自持，计数管需充入少量猝熄气体，常见做法是在氩气中加入约5%至10%的有机蒸气或卤素气体；有机分子或卤素分子能吸收紫外光子并抑制阴极的二次电子发射，使放电自行熄灭[7]。使用卤素气体的计数管称为卤素自熄管，其工作电压较低、寿命较长[8]。
发展历程
1908年，德国物理学家汉斯·盖革按照欧内斯特·卢瑟福的要求制成了一台α粒子计数器，卢瑟福与盖革用它探测α粒子[1]。1909年，盖革与马斯登在实验中发现α粒子撞击金箔时偶尔出现大角度偏折，卢瑟福随后分析相关实验参数，于1911年提出原子的有核模型[1]。早期的计数器只能探测α粒子；1928年盖革与其博士生瓦尔特·米勒对装置作了多项改进，灵敏度大幅提高，使仪器能够探测多种电离辐射，此后设计基本定型并被称为盖格-米勒计数器[5][6]。
1947年，美国研究者西德尼·利布森在博士研究中改进传统盖革计数器，通过掺入卤素气体降低工作电压并延长使用寿命，奠定了卤素计数管的技术基础；相关术语后来被收入《电子学名词》[9]。1937年，盖革与席勒用9个盖格-米勒计数器排成环形，测定了宇宙射线的角分布[1]。此后，当需要在单次实验中获取能量信息或更高计数率时，闪烁计数器与半导体探测器逐渐分担了原先由盖革计数器承担的部分工作[5]。
应用
盖格计数器最典型的用途是辐射巡测，即用手持式仪器检查人员、工具、手套与工作台面是否受到放射性污染[3]。在核物理学与粒子物理学中，它长期是实验中探测粒子的常用装置[1]。在地球物理与放射性勘探中，盖格计数器与闪烁计数器同为放射性测量仪器，并可与γ射线源配合用于密度测井[10]。
通过更换管型与充气种类，同一原理可用于不同对象：窗式薄壁管适合测量β粒子，加大管内容积可提高对X射线和γ射线的探测效果，管内充入三氟化硼或氦-3时可用于探测中子[10][7]。在地面测量中，盖格计数器记录由宇宙射线和地壳放射性物质造成的背景辐射计数变化，可用于监视太阳X射线耀斑活动[6]。芬兰的辐射监测网络即由约270个测量站组成，配备简易盖格计数器并隔日测量[10]。
局限
盖格计数器只能测量粒子数目，不能测量粒子能量，即缺乏能量分辨能力；由于脉冲幅度已经与入射粒子的能量无关，它无法用于能谱分析[2]。这一点在需要识别放射性核素的场合构成明显限制，闪烁计数器和半导体探测器在能量分辨方面具有优势[3]。
计数管存在死时间，即每次计数之后有一段时间对射线不灵敏，通常约为1毫秒量级；因此它不适合测量高辐射强度，一般用于计数率较低的场景[7]。典型盖格计数器的死时间在毫秒量级，而闪烁计数器的死时间为微秒量级、半导体计数器则小于1微秒，在高计数率条件下盖格计数器会明显受到死时间修正的限制[3]。此外，计数管对γ射线的探测效率相对有限，部分管型需要加大气体体积来改善，但效率仍不算高[5]。
参见
参考资料
- 盖革-米勒计数器----中国科学院高能物理研究所 [引用日期2026-10-14]
- 粒子探测器大家族----中国科学院高能物理研究所 [引用日期2026-10-14]
- Geiger Counter - Chapters and Articles [引用日期2026-10-14]
- ＧＭ計数管 [引用日期2026-10-14]
- The Geiger Counter . 100.116 [引用日期2026-10-14]
- 图文详情——科普中国资源服务 [引用日期2026-10-14]
- What is Quenching - Geiger Counters [引用日期2026-10-14]
- 我们先以有机管为例说明猝熄气体的作用 [引用日期2026-10-14]
- 卤素计数器 [引用日期2026-10-14]
- Geiger Counter - Chapters and Articles [引用日期2026-10-14]