Ein Geigerzähler bietet durch seine clevere Konstruktion eine hervorragende Möglichkeit, konkrete Werte für die Strahlenbelastung zu ermitteln: er nutzt im Prinzip die Ionisierungs-Eigenschaften nuklearer Strahlung aus, um daraus Messwerte für die Strahlenbelastung zu generieren.
Zur Detektion von ionisierender Strahlung (umgangssprachlich: radioaktiver Strahlung) wird ein Zählrohr aus Metall, das gleichzeitig eine Kathode ist, und ein innen liegender Draht genutzt, der als Anode funktioniert. Das Zählrohr ist mit Argon oder Krypton gefüllt, also Edelgasen, die keine Anionen bilden können. Wenn ionisierende Strahlung auf ein Edelgas-Atom trifft, so wird ein Elektron herausgeschlagen (1), das dann sofort in Richtung der Anode fliegt und in der Lage ist, weitere Elektronen aus Edelgasatomen (2) herauszuschlagen (Stossionisation). Die Edelgasatom-Kationen wandern schliesslich zur Kathode, wo sie Elektronen aufnehmen. Dank der Stossionisation, die im Prinzip eine Verstärkung bewirkt, entsteht im Geigerzähler ein kurzer, messbarer Stromfluss, der proportional zur Strahlungsstärke ist.
Je grösser die Spannung zwischen Kathode und Anode, desto mehr Energie erhält das Elektron und die Anzahl an Stossionisationen nimmt zu. Die Spannung, die somit also auch die Empfindlichkeit des Gerätes beeinflusst, muss aber mit Bedacht geregelt werden, da es – in Prinzip Analog zu einer handelsüblichen Neon-Röhre – zu einer permanenten Ionisierung kommen könnte, die dann das Zählrohr zerstören kann.
Ein weiteres Problem ist übrigens die Messung von α- und β-Strahlung, da hier ein Fenster im Zählrohr sicherstellen muss, dass Teilchen eintreten können, aber dass das Gas nicht entweicht. Hierfür wird meistens Glimmer oder PET-Folie verwendet.
Bei älteren Geräten kann unter Umständen die Dichtigkeit nicht mehr gegeben sein, und das Zählrohr enthält dann kein Edelgas mehr. Zur Überprüfung der Funktion taugt z.B. die Messung der ortsüblichen, natürlichen Hintergrundsstrahlung, aber eine Eichung gegenüber einer normierten Strahlungsquelle sollte jährlich durchgeführt werden.
Bei guten Geräten lassen sich die Zählrohre übrigens separat von der Elektronik austauschen.
