역사적으로 방사선을 처음 발견하게 된 동기는 사진 건판(乾板) 위에 나타난 방사선의 그림자 때문이었다. 오늘날에는 X－선 사진을 통해 방사선의 그림자를 쉽게 볼 수 있지만, 방사선의 그림자로는 방사선의 강도가 어느 정도인지 파악(把握)하기는 어렵다. 방사선은 인체에 강하게 조사(照射)되더라도 피해가 나타나기 전에는 볼 수도 들을 수도 없다.
그러나 매우 다행스럽게도‘가이거 계수관(Geiger counter)’ 이라는 장비가 일찍이 발명되어, 방사선을 볼 수 있고, 들을 수도 있게 되었다. 휴대가 가능한 가이거 계수관은 방사선을 받으면, 계기를 통해 방사선의 강도를 수치로 보여 줄 수 있고, 소리로 들려줄 수 있다. 이러한 가이거 계수관은 1908년 독일의 물리학자 한스 가이거가 발명했다. 그는 물리학자 발터 뮐러와 함께 1928 년에 훨씬 개량된 가이거 계수관을 제작(製作)했는데, 이 장치는 ‘가이거 뮐러 계수관(Geiger Mu ··ller counter)’이라 불린다.
가이거 계수관의 금속 원통 안에는 아르곤 가스가 채워져 있으며, 원통은 음(-)극인 금속벽과 그 안에 양(+)극인 심선으로 구성(構成)되어 있다. 금속벽과 심선 사이에는 절연체가 있으며 금속벽에는 금속선이 연결되어 있다. 금속선과 심선 사이에는 약 1,000볼트의 전압 차이가 있으나, 두 선은 이 상태로는 방전(放電)이 일어나지 않을 정도로 떨어져 있다. 이런 금속 원통에 감마선과 같은 방사선을 쬐면, 원통 내부에 아르곤의 이온화가 일어나게 된다. 즉, 전기적으로 중성이었던 것이 전하를 띠게 되는데, 이런 현상이 발생하면 아르곤의 음전하가 심선으로 이동하게 되고 금속벽과 심선 사이에는 갑자기 방전이 일어나 음전하의 이동 방향과 반대 방향으로 전류가 흘러 금속선과 심선 사이의 전압에 변화가 생긴다. 이 계수관에는 이러한 전압의 변화를 측정(測定)하는 계기인 계수 회로가 타이머와 함께 장치되어 있어 방사선 양의 변화를 시간에 따라 기록할수있다.
과거의 가이거 계수관은 X－선과 감마선은 측정할 수 있었지만, 에너지가 낮은 알파 입자와 베타 입자는 측정하지 못했다. 그러나 오늘날의 계수관은 모든 방사선을 탐지할 뿐만 아니라, 카메라까지 부착(附着)되어 있어, 방사선이 감지되는 현장의 동영상과 그 시간 및 방사선량을 함께 알 수 있다. 또한 계수관은 인체에 위험한 정도의 방사선을 받으면 특별한 경고음을 내도록 설계되어 있다. 그러므로 가이거 계수관은 방사선을 다루는 모든 연구실과 시설, 공장, 우라늄 탄광, 시민 보호를 위한 곳에 필수적으로 사용되고 있다. 만일 가이거 계수관이 일찍 발명되지 않았더라면 원자력에 대한 연구 속도는 그만큼 느려졌을 것이다.
가이거 계수관의 등장 배경과 원리, 기능, 활용 분야에 대해 설명한 글이다. 가이거 계수관은 방사선의 강도를 측정하여 수치로 나타내는 기구로 독일의 물리학자 한스 가이거가 발명했다. 가이거 계수관의 금속 원통 안에는 아르곤 가스가 채워져 있다. 이때 원통 안은 전기적으로 중성인 상태, 즉 방전이 일어나지 않은 상태이다. 그런데 여기에 방사선을 쬐면 방전이 일어나 전압에 변화가 나타나고 이를 통해 방사선의 강도를 측정할 수 있다. 가이거 계수관은 다양한 기능이 추가되어 여러 분야에서 활용되고 있으며 특히 원자력을 연구하는 데 큰 기여를 한 발명품이다.