¿Qué es la ventaja y la desventaja de las cámaras de ionización? Definición

La cámara de ionización , también conocida como la cámara de iones , 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 de ionización . El voltaje no es lo suficientemente alto como para producir amplificación de gas (ionización secundaria).

Ventajas de las cámaras de ionización

• Modo actual. Las cámaras de ionización se prefieren para altas tasas de dosis de radiación porque no tienen «tiempo muerto», un fenómeno que afecta la precisión del tubo Geiger-Mueller a altas tasas de dosis. Esto se debe al hecho de que no hay una amplificación inherente de la señal en el medio operativo y, por lo tanto, este tipo de contadores no requieren mucho tiempo para recuperarse de las grandes corrientes. Además, debido a que no hay amplificación, proporcionan una excelente resolución energética, que está limitada principalmente por el ruido electrónico. Las cámaras de ionización pueden funcionar en modo actual o de 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. Se prefiere el diseño de placa plana porque tiene un volumen activo bien definido y garantiza que los iones no se acumulen en los aisladores y causen una distorsión del campo eléctrico.
• Simplicidad . La corriente de salida es independiente del voltaje de funcionamiento del detector. Observe la región plana de la curva en la región de la cámara de iones. Como resultado, se pueden usar fuentes de alimentación menos reguladas y, por lo tanto, menos costosas y más portátiles con instrumentos de cámara de iones, y aún así ofrecen una respuesta razonablemente precisa.
• Detección de neutrones . En los reactores nucleares, las cámaras de ionización en modo actual a menudo se usan para detectar neutrones y pertenecen al Sistema de Instrumentación de Neutrones (NIS). Por ejemplo, si la superficie interna de la cámara de ionización está recubierta con una capa delgada de boro, la reacción (n, alfa) puede tener lugar. La mayoría de las reacciones (n, alfa) de neutrones térmicos son reacciones 10B (n, alfa) 7Li acompañadas de una emisión gamma de 0,48 MeV . Además, el isótopo boro-10 tiene una sección transversal de reacción alta (n, alfa) a lo largo de todo el espectro de energía de neutrones . La partícula alfa causa ionización dentro de la cámara, y los electrones expulsados ​​causan más ionizaciones secundarias. Otro método para detectar neutrones usando una cámara de ionización es usar el gastrifluoruro de boro (BF ₃ ) en lugar de aire en la cámara. Los neutrones entrantes producen partículas alfa cuando reaccionan con los átomos de boro en el gas detector. Cualquiera de los dos métodos puede usarse para detectar neutrones en un reactor nuclear.

Desventajas de las cámaras de ionización

• Amplificación sin carga . Los detectores en la región de ionización funcionan con una intensidad de campo eléctrico baja, seleccionada de tal manera que no se produzca la multiplicación de gases. La carga recolectada (señal de salida) es independiente del voltaje aplicado y, para partículas individuales de ionización mínima, tiende a ser bastante pequeña y generalmente requiere amplificadores especiales de bajo ruido para lograr un rendimiento operativo eficiente. 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 ⁴ pares de iones . Sin embargo, es una señal pequeña, esta señal puede amplificarse considerablemente usando electrónica estándar. Una corriente de 1 microamperio consta de aproximadamente 10 ¹² electrones por segundo.
• Baja Densidad . Los rayos gamma depositan una cantidad de energía significativamente menor en el detector que otras partículas. La eficiencia de la cámara se puede aumentar aún más mediante el uso de un gas a alta presión.
• Para que las partículas alfa y beta sean detectadas por las cámaras de ionización, deben estar provistas de una ventana delgada . Esta «ventana final» debe ser lo suficientemente delgada para que las partículas alfa y beta puedan penetrar. Sin embargo, una ventana de casi cualquier espesor evitará que una partícula alfa ingrese a la cámara. La ventana generalmente está hecha de mica con una densidad de aproximadamente 1.5 – 2.0 mg / cm ² .