¿Qué es el tiempo muerto de los detectores? – Definición

Para los sistemas de detección de radiación que registran pulsos (eventos discretos) , el tiempo muerto es el tiempo después de cada evento durante el cual el sistema no puede grabar otro evento. Este fenómeno es muy importante, por ejemplo, para los contadores Geiger . 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.

En otras palabras, el tiempo muerto es el período durante el cual el detector está ocupado y no puede aceptar y procesar pulsos. En el caso de los detectores de radiación ionizante, este fenómeno puede tener serias consecuencias, ya que el tiempo muerto distorsiona los resultados a altas actividades o altas tasas de dosis. El tiempo muerto total de un sistema de detección generalmente se debe a las contribuciones del tiempo muerto intrínseco del detector, del extremo frontal analógico y de la adquisición de datos.

Detector paralizable y no paralizable

Debido a la naturaleza aleatoria de la desintegración radiactiva , siempre existe alguna probabilidad de que se pierda un evento verdadero, porque solo se registra otro evento y el detector no puede aceptar y procesar más de un pulso.

Hay dos características principales de tiempo muerto de cada sistema de detección:

• Paralyzable . En un detector paralizable, un evento que ocurra durante el tiempo muerto no solo se perderá, sino que reiniciará el tiempo muerto, de modo que con una frecuencia creciente, el detector alcanzará un punto de saturación donde será incapaz de registrar ningún evento.
• No paralyzable . En un detector no paralizable, un evento que ocurre durante el tiempo muerto simplemente se pierde, de modo que con una tasa de evento creciente el detector alcanzará una tasa de saturación igual a la inversa del tiempo muerto.

Enfriamiento – Tiempo muerto – Contadores Geiger

El fenómeno del tiempo muerto es muy importante también para los contadores Geiger. Por lo general, tiene un valor de aproximadamente 100 μs (para contadores proporcionales es mucho menor), por lo que después de cada evento ionizante, un tubo Geiger se apaga básicamente por 100 μs.

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. El contador Geiger no debe dar pulsos espurios, y debe recuperarse rápidamente al estado pasivo, listo para el próximo evento de radiación. El argón y el helio son los gases de relleno más utilizados y permiten la detección de radiación alfa, beta y gamma. Para la detección de neutrones, He-3 y BF ₃ (trifluoruro de boro) son los gases más comúnmente empleados.

Sin embargo, 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 obteniendo un electrón. Estos átomos luego regresan a su estado fundamental mediante la emisión de fotones que a su vez producen más ionización y, por lo tanto, descargas secundarias espurias. 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 deTécnicas de «enfriamiento» .

Las moléculas de gas de enfriamiento tienen una afinidad más débil por los electrones que el gas de la cámara; por lo tanto, los átomos ionizados del gas de la cámara toman fácilmente electrones de las moléculas de gas de enfriamiento. Por lo tanto, las moléculas ionizadas de gas de enfriamiento alcanzan la pared de la cámara en lugar del gas de la cámara. Las moléculas ionizadas del gas de enfriamiento se neutralizan al obtener un electrón, y la energía liberada no causa más ionización, sino que provoca la disociación de la molécula. Este tipo de enfriamiento se conoce como autoenfriamiento o enfriamiento interno , ya que los tubos detienen la descarga sin ayuda externa.

Para los contadores Geiger, el enfriamiento externo, a veces llamado » enfriamiento activo » o » enfriamiento electrónico «, también es una posibilidad. El enfriamiento electrónico utiliza una electrónica de control de alta velocidad simplista para eliminar y volver a aplicar rápidamente el alto voltaje entre los electrodos durante un tiempo fijo después de cada pico de descarga para aumentar la velocidad máxima de conteo y la vida útil del tubo.