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 operación 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.
- Temple. 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. Finalmente, los iones positivos se alejan del cable central cargado positivamente hacia la pared cargada negativamente y se neutralizan al obtener un electrón. En el proceso, se emite algo de energía, lo que provoca una ionización adicional de los átomos de gas. Los electrones producidos por esta ionización se mueven hacia el cable central y se multiplican en el camino. Este pulso de carga no está relacionado con la radiación que se detectará y puede activar una serie de pulsos. En la práctica, la terminación de la avalancha se mejora mediante el uso de «técnicas de enfriamiento .
Detectores de centelleo
Un contador de centelleo o detector de centelleo es un detector de radiación que utiliza el efecto conocido como centelleo . El centelleo es un destello de luz producido en un material transparente por el paso de una partícula (un electrón, una partícula alfa, un ion o un fotón de alta energía). El centelleo ocurre en el centelleador, que es una parte clave de un detector de centelleo. En general, un detector de centelleo consiste en:
- Scintillator . Un centelleador genera fotones en respuesta a la radiación incidente.
- Fotodetector . Un fotodetector sensible (generalmente un tubo fotomultiplicador (PMT), una cámara con dispositivo de carga acoplada (CCD) o un fotodiodo), que convierte la luz en una señal eléctrica y electrónica para procesar esta señal.
El principio básico de funcionamiento implica que la radiación reaccione con un centelleador, que produce una serie de destellos de intensidad variable. La intensidad de los destellos es proporcional a la energía de la radiación. Esta característica es muy importante. Estos contadores son adecuados para medir la energía de la radiación gamma ( espectroscopía gamma ) y, por lo tanto, se pueden usar para identificar isótopos emisores de gamma.
Los contadores de centelleo se usan ampliamente en la protección contra la radiación , el ensayo de materiales radiactivos y la investigación física porque se pueden hacer de forma económica pero con buena eficiencia, y pueden medir tanto la intensidad como la energía de la radiación incidente. Los hospitales de todo el mundo tienen cámaras de rayos gamma basadas en el efecto de centelleo y, por lo tanto, también se denominan cámaras de centelleo.
El centelleador determina las ventajas y desventajas de los contadores de centelleo. Las siguientes características no son generales para todos los centelleadores.
Ventajas de los detectores de centelleo
- Eficiencia . Las ventajas de un contador de centelleo son su eficiencia y la alta precisión y tasas de conteo posibles. Estos últimos atributos son consecuencia de la duración extremadamente corta de los destellos de luz, de aproximadamente 10 -9 (centelleadores orgánicos) a 10 -6 (centelleadores inorgánicos) segundos.
- Espectroscopía . La intensidad de los destellos y la amplitud del pulso de voltaje de salida son proporcionales a la energía de la radiación . Por lo tanto, los contadores de centelleo pueden usarse para determinar la energía, así como el número, de las partículas excitantes (o fotones gamma). Para la espectrometría gamma, los detectores más comunes incluyen contadores de centelleo de yoduro de sodio (NaI) y detectores de germanio de alta pureza. El centelleador de NaI (Tl) tiene una resolución de energía más alta que un contador proporcional , lo que permite determinaciones de energía más precisas. Por otro lado, si se requiere una resolución energética perfecta, tenemos que usar un detector a base de germanio, como el detector HPGe.
Desventajas de los detectores de centelleo
- Higroscopicidad . Una desventaja de algunos cristales inorgánicos, por ejemplo, NaI, es su higroscopicidad , una propiedad que requiere que se alojen en un recipiente hermético para protegerlos de la humedad.
- NaI (Tl) no tiene respuesta beta o alfa y una pobre respuesta gamma de baja energía.
- Los centelleadores líquidos son relativamente engorrosos.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.
