Qué es el Principio Básico de los Contadores Geiger – Descripción – Definición

El contador Geiger tiene un cátodo y un ánodo que se mantienen a alto voltaje, y el dispositivo se caracteriza por una capacitancia determinada por la geometría de los electrodos. Principio de los contadores Geiger
Detector de radiación ionizante - Tubo Geiger
Detector de radiación ionizante – Tubo Geiger

El contador Geiger , también conocido como contador Geiger-Mueller , es un dispositivo eléctrico que detecta varios tipos de radiación ionizante . Este dispositivo lleva el nombre de los dos físicos que inventaron el contador en 1928. Mueller era estudiante de Hans Geiger.  El contador Geiger es ampliamente utilizado en aplicaciones como dosimetría de radiación, protección radiológica , física experimental y la industria nuclear. Un contador Geiger consiste en un tubo Geiger-Müller (el elemento sensor que detecta la radiación) y la electrónica de procesamiento, que muestra el resultado.

El contador Geiger puede detectar radiaciones ionizantes como partículas alfa  y  beta ,  neutrones y  rayos gamma  utilizando el efecto de ionización producido en un tubo Geiger-Müller, que da nombre al instrumento. El voltaje del detector se ajusta de modo que las condiciones correspondan a la región Geiger-Mueller .

Principio básico de los contadores Geiger

Detector de radiación ionizante - esquema básico
Los detectores de radiación ionizante constan de dos partes que generalmente están conectadas. La primera parte consiste en un material sensible, que consiste en un compuesto que experimenta cambios cuando se expone a la radiación. El otro componente es un dispositivo que convierte estos cambios en señales medibles.

El contador Geiger tiene un cátodo y un ánodo que se mantienen a alto voltaje, y el dispositivo se caracteriza por una capacitancia determinada por la geometría de los electrodos. En un contador Geiger, el gas de relleno de la cámara es un gas inerte que se ioniza por radiación incidente, y un gas de enfriamiento del 5–10% de un vapor orgánico o un gas halógeno para evitar pulsos espurios al apagar las avalanchas de electrones.

A medida que la radiación ionizante ingresa al gas entre los electrodos, se forma un número finito de pares de iones. En el aire, la energía promedio necesaria para producir un ion es de aproximadamente 34 eV, por lo tanto, una radiación de 1 MeV completamente absorbida en el detector produce aproximadamente 3 x 10 4par de iones El comportamiento de los pares de iones resultantes se ve afectado por el gradiente potencial del campo eléctrico dentro del gas y el tipo y la presión del gas de relleno. Bajo la influencia del campo eléctrico, los iones positivos se moverán hacia el electrodo cargado negativamente (cilindro externo), y los iones negativos (electrones) migrarán hacia el electrodo positivo (cable central). El campo eléctrico en esta región evita que los iones se recombinen con los electrones. En las inmediaciones del cable del ánodo, la intensidad del campo se vuelve lo suficientemente grande como para producir avalanchas de Townsend.. Estas avalanchas pueden ser activadas y propagadas por fotones emitidos por átomos excitados en la avalancha original. Como estos fotones no se ven afectados por el campo eléctrico, pueden interactuar lejos (por ejemplo, lateralmente al eje) de la avalancha primaria, todo el tubo Geiger participa en el proceso. Estas avalanchas producen una señal fuerte (el factor de amplificación puede alcanzar aproximadamente 10 10 ) con forma y altura independientemente de la ionización primaria y la energía del fotón detectado. El alto factor de amplificación del contador Geiger es la principal ventaja sobre la cámara de ionización. El contador Geiger es, por lo tanto, un dispositivo mucho más sensible que otras cámaras. A menudo se usa en la detección de rayos gamma de bajo nivel y partículas beta por este motivo.

Dado que los iones positivos no se alejan de la región de avalancha, una nube de iones cargada positivamente perturba el campo eléctrico y termina el proceso de avalancha. En la práctica, la terminación de la avalancha se mejora mediante el uso de técnicas de «enfriamiento» .

La recolección de todos estos electrones producirá una carga en los electrodos y un pulso eléctrico a través del circuito de detección. Cada pulso corresponde a una interacción de rayos gamma o neutrones. La altura del pulso no es proporcional al número de electrones originales producidos. Por lo tanto, los contadores Geiger no son capaces de identificar partículas y medir la energía (espectroscopía). Dado que el proceso de amplificación de carga mejora en gran medida la relación señal / ruido del detector, generalmente no se requiere la amplificación electrónica posterior.

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