O que é detecção de radiação alfa, beta e gama usando contador proporcional – Definição

Um  contador proporcional , também conhecido como detector proporcional , é um dispositivo elétrico que detecta vários tipos de radiação ionizante. A tensão do detector é ajustada para que as condições correspondam à região proporcional . Nesta região, a voltagem é alta o suficiente para fornecer aos elétrons primários aceleração e energia suficientes para que eles possam ionizar átomos adicionais do meio. Esses íons secundários ( amplificação de gás ) formados também são acelerados, causando um efeito conhecido como avalanches de Townsend , que cria um único pulso elétrico grande. Os contadores proporcionais gasosos geralmente operam em campos elétricos altos da ordem de 10 kV / cm e atingemfatores de amplificação de cerca de 10 ⁵ . Como o fator de amplificação depende fortemente da tensão aplicada, a carga coletada (sinal de saída) também depende da tensão aplicada e os contadores proporcionais exigem tensão constante.

Detecção de radiação alfa, beta e gama usando contador proporcional

Contadores proporcionais na forma de detectores planos de grandes áreas são usados ​​extensivamente para verificar a contaminação radioativaem pessoal, superfícies planas, ferramentas e itens de vestuário. Os contadores proporcionais são normalmente usados ​​para detectar partículas alfa e beta e podem permitir a discriminação entre eles, fornecendo uma saída de pulso proporcional à energia depositada na câmara por cada partícula. Eles têm uma alta eficiência para beta, mas menor para alfa. Para que partículas alfa e beta sejam detectadas por contadores proporcionais, elas devem ser fornecidas com uma janela fina. Essa “janela final” deve ser fina o suficiente para que as partículas alfa e beta penetrem. No entanto, uma janela de quase qualquer espessura impedirá que uma partícula alfa entre na câmara. A janela é geralmente feita de mica com uma densidade de cerca de 1,5 – 2,0 mg / cm ² para permitir partículas beta de baixa energia (por exemplo, de carbono-14) para entrar no detector. A redução de eficiência para alfa é devida ao efeito de atenuação da janela final, embora a distância da superfície sendo verificada também tenha um efeito significativo, e idealmente uma fonte de radiação alfa deve estar a menos de 10 mm do detector devido à atenuação no ar.

Os raios gama têm muito pouco problema em penetrar nas paredes metálicas da câmara. Portanto, contadores proporcionais podem ser usados ​​para detectar radiação gama e raios-X (tubos de paredes finas) conhecidos coletivamente como fótons, e para isso o tubo sem janelas é usado.

A principal desvantagem do uso de contadores proporcionais em instrumentos portáteis é que eles exigem uma fonte de alimentação e um amplificador muito estáveis ​​para garantir condições operacionais constantes (no meio da região proporcional). Isso é difícil de fornecer em um instrumento portátil, e é por isso que os contadores proporcionais tendem a ser mais utilizados em instrumentos fixos ou de laboratório.

Contador proporcional – espectroscopia

Em geral, os espectroscópios são dispositivos projetados para medir a distribuição de energia espectral de uma fonte. A radiação incidente gera um sinal que permite determinar a energia da partícula incidente.

Nos contadores proporcionais , o número de elétrons produzidos é proporcional à energia e ao tipo da partícula incidente. Portanto, contadores proporcionais são capazes de identificar partículas e medir energia (espectroscopia). Diferentes energias de radiação e diferentes tipos de radiação podem ser distinguidos através da análise da altura do pulso, uma vez que diferem significativamente na ionização primária (baixa LET versus alta LET). Contadores proporcionais podem ser usados, por exemplo, para analisar um espectro de radiações alfa ou um espectro de partículas beta. A resolução de energia de um contador proporcional, no entanto, é limitada porque o evento inicial de ionização e o evento subsequente de ‘multiplicação’ estão sujeitos a flutuações estatísticas caracterizadas por um desvio padrão igual à raiz quadrada do número médio formado.

Um contador proporcional esférico de grande volume pode ser usado para medições de nêutrons. O gás N ₂ puro é estudado para detecção térmica e rápida de nêutrons , fornecendo uma nova maneira para a espectroscopia de nêutrons. Os nêutrons são detectados pelas reações ¹⁴ N (n, p) ¹⁴ C e ¹⁴ N (n, α) ¹¹ B.

Deve-se observar que, para a espectrometria gama, os detectores mais comuns incluem contadores de cintilação de iodeto de sódio (NaI) e detectores de germânio de alta pureza.

Câmara Proporcional Multi-wire – MWPC

Uma câmara proporcional de múltiplos fios é um tipo de contador proporcional usado especialmente na física de partículas de alta energia para detectar partículas carregadas e fótons e pode fornecer informações posicionais sobre sua trajetória. Este dispositivo foi desenvolvido por Georges Charpak e seus colaboradores. Esta invenção o levou a ganhar o Prêmio Nobel de Física em 1992. A câmara de múltiplos fios utiliza uma série de fios em alta tensão (ânodo), que passam por uma câmara com paredes condutoras mantidas no potencial de aterramento (cátodo). O princípio é ter um plano de fios de ânodo posicionado com precisão, com espaçamentos típicos de cerca de 2 mm. Ao calcular pulsos de todos os fios, a trajetória das partículas pode ser encontrada.