En general, el contador Geiger y también el contador proporcional son tipos de detectores de ionización gaseosa. Estos se pueden clasificar de acuerdo con el voltaje aplicado al detector:
Al igual que con otros detectores, las cámaras de ionización pueden funcionar en modo de corriente o pulso. En contraste, los contadores proporcionales o los contadores Geiger casi siempre se usan en modo de pulso. Los detectores de radiación ionizante se pueden usar tanto para medir la actividad como para medir la dosis . Con el conocimiento sobre la energía necesaria para formar un par de iones, se puede obtener la dosis.
Contador 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 alumno de Hans Geiger. El contador Geiger se usa ampliamente 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 .
Ventajas del contador Geiger-Mueller
- La amplificación de alta . 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 pulso de voltaje en este caso sería grande y fácilmente detectable ≈ 1.6 V. La ventaja técnica de un contador Geiger es su simplicidad de construcción y su insensibilidad a pequeñas fluctuaciones de voltaje. Dado que el proceso de amplificación de carga mejora en gran medida la relación señal / ruido del detector, la amplificación electrónica posterior generalmente no es necesaria.
- Simplicidad . Los contadores GM se utilizan principalmente para instrumentación portátil debido a su sensibilidad, circuito de conteo simple y capacidad para detectar radiación de bajo nivel. Los detectores GM son generalmente más sensibles a las radiaciones de baja energía y baja intensidad que los detectores proporcionales o de cámara de iones.
- Electrónica más simple . Los detectores GM se pueden usar con paquetes electrónicos más simples. La
sensibilidad de entrada de un instrumento de levantamiento GM típico es de 300-800 milivoltios, mientras que la
sensibilidad de entrada de un instrumento de levantamiento proporcional típico es de 2 milivoltios.
Desventajas del contador Geiger-Mueller
- Sin identificación de partículas, sin resolución energética . Dado que la altura del pulso es independiente del tipo y la energía de la radiación, la discriminación no es posible. No hay información alguna sobre la naturaleza de la ionización que causó el pulso. Los detectores GM no pueden discriminar contra diferentes tipos de radiación (α, β, γ), ni contra diversas energías de radiación. Esto se debe a que el tamaño de la avalancha es independiente de la ionización primaria que la creó.
- Tiempo Muerto . Debido a la gran avalancha inducida por cualquier ionización, un contador Geiger tarda mucho tiempo (aproximadamente 1 ms) en recuperarse entre pulsos sucesivos. Por lo tanto, los contadores Geiger no pueden medir altas tasas de radiación debido al » tiempo muerto » del tubo.
Contador proporcional
Un contador proporcional , también conocido como detector proporcional , es un dispositivo eléctrico que detecta varios tipos de radiación ionizante. El voltaje del detector se ajusta de modo que las condiciones correspondan a la región proporcional . En esta región, el voltaje es lo suficientemente alto como para proporcionar a los electrones primarios suficiente aceleración y energía para que puedan ionizar átomos adicionales del medio. Estos iones secundarios ( amplificación de gas ) formados también se aceleran causando un efecto conocido como avalanchas de Townsend , que crea un solo pulso eléctrico grande.
Ventajas de los contadores proporcionales
- La amplificación . Los contadores proporcionales gaseosos generalmente operan en campos eléctricos altos del orden de 10 kV / cm y alcanzan factores de amplificación típicos de aproximadamente 10 5 . Dado que el factor de amplificación depende en gran medida del voltaje aplicado, la carga recogida (señal de salida) también depende del voltaje aplicado y los contadores proporcionales requieren un voltaje constante. El alto factor de amplificación del contador proporcional es la principal ventaja sobre la cámara de ionización.
- Sensibilidad . El proceso de amplificación de carga mejora enormemente la relación señal / ruido del detector y reduce la subsiguiente amplificación electrónica requerida. Dado que el proceso de amplificación de carga mejora en gran medida la relación señal / ruido del detector, la amplificación electrónica posterior generalmente no es necesaria. Los instrumentos de detección de contador proporcional son muy sensibles a los bajos niveles de radiación. Además, al medir la salida de corriente, un detector proporcional es útil para las tasas de dosis
ya que la señal de salida es proporcional a la energía depositada por la ionización y, por lo tanto, proporcional a la tasa de dosis. - Espectroscopía . Mediante arreglos funcionales adecuados, modificaciones y polarización, el contador proporcional se puede utilizar para detectar radiación alfa, beta, gamma o de neutrones en campos de radiación mixtos. Además, los contadores proporcionales son capaces de identificar partículas y medir la energía (espectroscopía). La altura del pulso refleja la energía depositada por la radiación incidente en el gas detector. Como tal, es posible distinguir los pulsos más grandes producidos por partículas alfa de los pulsos más pequeños producidos por partículas beta o rayos gamma .
Desventajas de los contadores proporcionales
- Tensión constante . Cuando los instrumentos se operan en la región proporcional, el voltaje debe mantenerse constante . Si un voltaje permanece constante, el factor de amplificación de gas tampoco cambia. El principal inconveniente de usar contadores proporcionales en instrumentos portátiles es que requieren una fuente de alimentación y un amplificador muy estables para garantizar condiciones de funcionamiento constantes (en el medio de la región proporcional). Esto es difícil de proporcionar en un instrumento portátil, y es por eso que los contadores proporcionales tienden a usarse más en instrumentos fijos o de laboratorio.
- El enfriamiento rápido . Por cada electrón recogido en la cámara, queda un ion de gas cargado positivamente. Estos iones de gas son pesados en comparación con un electrón y se mueven mucho más lentamente. Los electrones libres son mucho más livianos que los iones positivos, por lo tanto, son atraídos hacia el electrodo central positivo mucho más rápido que los iones positivos hacia la pared de la cámara. La nube resultante de iones positivos cerca del electrodo conduce a distorsiones en la multiplicación de gases. En la práctica, la terminación de la avalancha se mejora mediante el uso de técnicas de « enfriamiento «.
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