Ein Geigerzähler besteht aus verschiedenen Komponenten. Die wichtigste ist sicherlich das Geiger-Müller-Zählrohr, aber auch die Schaltung, an die das Zählrohr angeschlossen ist, ist nicht zu vernachlässigen. Beides wird hier betrachtet:
Das Geiger-Müller-Zählrohr
Das Geiger-Müller-Zählrohr ist ein Rohr, dass mit einem Gas gefüllt ist und in der Mitte eine Elektrode hat. An dem Rohr wird ein Minuspol angeschlossen und an der Elektrode in der Mitte ein Pluspol. Das Gas leitet keinen Strom, deshalb ist der Stromkreis nicht geschlossen. Im Zählrohr entsteht aber ein elektrisches Feld. Elektronen (also negativ geladene Teilchen) werden vom Pluspol in der Mitte des Rohrs angezogen und vom Minuspol abgestoßen. Ein freies Elektron würde sich also auf die Elektrode in der Mitte des Rohrs zu bewegen. Im Normalfall sind aber alle Elektronen Teil von einem Atom. Sie können sich deshalb nicht frei bewegen. Wenn jetzt ein Strahlungsteilchen in das Rohr gelangt und mit einem Atom zusammenstößt, dann kann das dafür sorgen, dass ein Elektron aus der Atomhülle heraus geschleudert wird. Dieses Elektron kann sich nun frei bewegen und wird in Richtung der Elektrode beschleunigt. Auf seinem Weg trifft das Elektron auf weitere Atome und sorgt durch Kollisionen dafür, dass noch mehr freie Elektronen entstehen. Diese Elektronen sorgen wieder für mehr freie Elektronen usw. Diesen Vorgang nennt man Elektronenlawine oder Ionenlawine. Dass die Elektronen befreit werden, hat natürlich zur Folge, dass jetzt die Atome zu wenig Elektronen haben (also Ionisiert sind). In diesem ionisierten Zustand leitet das Gas im Zählrohr Strom. Der Stromkreis ist also geschlossen. Da die Ionisierung aber nicht lange anhält wird er gleich wieder geöffnet. Es entsteht also bei jedem Strahlungsteilchen ein kurzer Stromstoß.
Die Schaltung
Warum die Ionisierung nicht länger anhält, erfährt man, wenn man sich die Schaltung anguckt. Wenn der Strom nämlich durch das Geiger-Müller-Zählrohr fließt (und das Netzteil die entsprechende Leistung hat), könnte diese Energie dafür sorgen, dass die Gase Ionisiert bleiben und der Strom dauerhaft fließt. Daran, dass das nicht passiert ist der „Löschwiderstand“ [pmath]R_L[/pmath] schuld. Wenn nämlich Strom fließt, dann fällt so viel Spannung über dem Widerstand ab, dass dei Energie am Zählrohr nicht mehr ausreicht, um die Ionisierung aufrecht zu erhalten. Der Widerstand ist so groß (mehrere Millionen Ohm), dass praktisch kein Strom fließen kann.
Wenn man sich dieses System bis hier hin ansieht, dann sieht man zwar, dass bei jedem Strahlungsteilchen ein Stromkreis geschlossen wird, aber es wird noch nichts gezählt. Um das zu ändern wird ein Operationsverstärker vor und hinter dem Löschwiderstand angeschlossen. Wenn der Stromkreis durch das GMZ geschlossen wird, dann entsteht ein Spannungsunterschied an dieser Stelle, der nicht existiert, solange der Stromkreis nicht geschlossen ist. Der Operationsverstärker gibt diesen dann an einen Lautsprecher weiter.
Statt diesem Lautsprecher kann natürlich auch ein Microcontroller angeschlossen werden, der die Stromstöße zählt und daraus verschiedene Dinge, wie zum Beispiel Strahlungsteilchen pro Sekunde, ausrechnet. An den Microcontroller können dann entsprechende Ausgabegeräte (Display, Lautsprecher, etc.) angeschlossen werden.