O que é detecção de radiação – Definição

O conhecimento detalhado sobre a detecção de radiação é muito importante em muitos ramos da engenharia, incluindo a proteção contra radiação. Detecção de radiação – Detecção de radiação de ionização
radiação gama - fonte
Fonte de radiação gama. O perigo de radiação ionizante reside no fato de que a radiação é invisível e não diretamente detectável pelos sentidos humanos.

O perigo de radiação ionizante reside no fato de que a radiação é invisível e não diretamente detectável pelos sentidos humanos. As pessoas não podem ver nem sentir a radiação, mas ela deposita energia nas moléculas do material. A energia é transferida em pequenas quantidades para cada interação entre a radiação e uma molécula e geralmente existem muitos tipos de interações . Portanto, a única maneira de detectar e medir a radiação é usar instrumentos ( detectores de radiação ionizante ).

O conhecimento detalhado sobre a detecção de radiação é muito importante em muitos ramos da engenharia, incluindo a proteção contra radiação. A maioria dos experimentos nucleares ou de partículas modernos usa uma variedade de detectores sofisticados para medir e detectar partículas subatômicas . Para ser detectada, uma partícula deve deixar algum vestígio de sua presença em um detector. As partículas depositam principalmente energia ao longo de seu caminho. O conhecimento dessa interação, como diferentes partículas depositam energia na matéria e quanta energia deposita, é fundamental para a compreensão de muitos problemas. Este capítulo fornecerá um entendimento básico de como esses detectores funcionam e algumas de suas limitações.

 

Princípios básicos de detectores

Detector de radiação ionizante - esquema básico
Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível, constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis.

Em seus princípios básicos de operação, a maioria dos detectores de radiação ionizante segue características semelhantes. Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível , constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis. Todos os detectores exigem que a radiação deposite parte de sua energia em materiais sensíveis que fazem parte do instrumento. A radiação entra no detector, interage com os átomos do material do detector e deposita alguma energia no material sensível. Cada evento pode gerar um sinal, que pode ser um pulso, furo, sinal de luz, pares de íons em um gás e muitos outros. A principal tarefa é gerar sinal suficiente, amplificá-lo e gravá-lo.

Vamos assumir detectores de ionização gasosa . O detector básico de ionização gasosa consiste em uma câmaraque é preenchido com um meio adequado (ar ou gás de preenchimento especial) que pode ser facilmente ionizado. Como regra geral, o fio central é o eletrodo positivo (ânodo) e o cilindro externo é o eletrodo negativo (cátodo), de modo que os elétrons (negativos) são atraídos para o fio central e os íons positivos são atraídos para o cilindro externo. O ânodo está em uma tensão positiva em relação à parede do detector. À medida que a radiação ionizante entra no gás entre os eletrodos, um número finito de pares de íons é formado. Sob a influência do campo elétrico, os íons positivos se moverão em direção ao eletrodo carregado negativamente (cilindro externo) e os íons negativos (elétrons) migrarão em direção ao eletrodo positivo (fio central). A coleta desses íons produzirá uma carga nos eletrodos e um pulso elétrico no circuito de detecção.amplificado e depois gravado usando a eletrônica padrão.

Classificação dos detectores de radiação – Finalidade

Detector HPGe - Germânio
Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com

Geralmente, os detectores de radiação ionizante podem ser classificados de acordo com sua finalidade. Sua finalidade está intimamente relacionada com o sinal gerado no detector. Existem três tipos principais de detectores, que registram diferentes tipos de sinais.

  • Contador . A atividade ou intensidade da radiação é medida em contagens por segundo (cps). O contador mais conhecido é o contador Geiger-Müller. Nos contadores de radiação, o sinal gerado a partir da radiação incidente é criado pela contagem do número de interações que ocorrem no volume sensível do detector.
  • Espectrômetro de radiação . Espectrômetros são dispositivos projetados para medir a distribuição espectral de energia de uma fonte. A radiação incidente gera um sinal que permite determinar a energia da partícula incidente.
  • Dosímetro . Um dosímetro de radiação é um dispositivo que mede a exposição à radiação ionizante. Os dosímetros geralmente registram uma dose, que é a energia de radiação absorvida medida em cinza (Gy) da dose equivalente medida em sieverts (Sv). Um dosímetro pessoal é um dosímetro, usado na superfície do corpo pela pessoa que está sendo monitorada e registra a dose de radiação recebida.

Classificação dos detectores de radiação – Tipo de radiação

Princípios e métodos para detecção de radiação ionizante dependem de muitos fatores. O tipo de radiação medida e detectada é um fator-chave, e diferentes tipos de detectores em diferentes estados físicos (sólido, líquido ou gás) são usados ​​para medir tipos seletivos de radiação ionizante. É importante distinguir entre partículas alfa ou beta , raios X ou raios y e nêutrons. Como cada radiação interage de maneira diferente com a matéria, não podemos usar, por exemplo, detector de nêutrons para detectar radiação beta. Às vezes, os detectores podem detectar vários tipos de radiação, por exemplo, os detectores de nêutrons também são capazes de detectar radiação gama. Geralmente, esse recurso não é desejável e os detectores devem compensar o componente indesejável da radiação.

Para descrever a classificação dos detectores de radiação pelo tipo de radiação, precisamos entender as interações da radiação com a matéria . Cada partícula de tipo interage de uma maneira diferente ; portanto, devemos descrever a interação de partículas (radiação como um fluxo dessas partículas) separadamente. Por exemplo, partículas carregadas com altas energias podem ionizar diretamente átomos. Por outro lado, partículas eletricamente neutras interagem apenas indiretamente, mas também podem transferir parte ou todas as suas energias para o assunto. Essa é a principal característica da categorização de detectores de radiação. Simplesmente, não podemos usar um detector de raios gama para detectar radiação alfa. Os detectores podem ser classificados em dois tipos gerais, como a seguir:

  • Detecção de radiação diretamente ionizante
    • Radiação alfa
    • Radiação beta
  • Detecção de radiação ionizante indireta
    • Radiação gama
    • Radiação de nêutrons
    • Neutrinos

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