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O que é o contador Geiger vs contador proporcional – Definição

Em geral, o contador Geiger e também o contador proporcional são tipos de detectores de ionização gasosa. Contadores proporcionais ou Geiger são quase sempre usados ​​no modo de pulso. Dosimetria de Radiação

Em geral, o contador Geiger e também o contador proporcional são tipos de  detectores de ionização gasosa. Estes podem ser classificados de acordo com a voltagem aplicada ao detector:

Como em outros detectores, as câmaras de ionização podem ser operadas no modo atual ou de pulso. Por outro lado, contadores proporcionais ou contadores Geiger são quase sempre usados ​​no modo de pulso. Detectores de radiação ionizante podem ser usados ​​tanto para medições de atividade quanto para medições de dose . Com o conhecimento sobre a energia necessária para formar um par de íons – a dose pode ser obtida.

Contador Geiger

contador Geiger , também conhecido como contador Geiger-Mueller , é um dispositivo elétrico que detecta vários tipos de radiação ionizante . Este dispositivo recebeu o nome dos dois físicos que inventaram o contador em 1928. Mueller era aluno de Hans Geiger.  O contador Geiger é amplamente utilizado em aplicações como dosimetria de radiação, proteção radiológica , física experimental e indústria nuclear. Um contador Geiger consiste em um tubo Geiger-Müller (o elemento sensor que detecta a radiação) e a eletrônica de processamento, que exibe o resultado.

O contador Geiger pode detectar radiação ionizante, como partículas alfa  e  beta ,  nêutrons e  raios gama,  usando o efeito de ionização produzido em um tubo Geiger-Müller, que dá nome ao instrumento. A tensão do detector é ajustada para que as condições correspondam à região de Geiger-Mueller .

Vantagens do contador Geiger-Mueller

  • Amplificação alta . Um sinal forte (o fator de amplificação pode atingir cerca de 10 10 ) é produzido por essas avalanches com forma e altura, independentemente da ionização primária e da energia do fóton detectado. O pulso de tensão neste caso seria um grande e facilmente detectável ± 1.6 V. A vantagem técnica de um contador Geiger é sua simplicidade de construção e sua insensibilidade a pequenas flutuações de tensão. Como o processo de amplificação de carga melhora muito a relação sinal / ruído do detector, a amplificação eletrônica subsequente geralmente não é necessária.
  • Simplicidade . Os contadores GM são usados ​​principalmente para instrumentação portátil devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível. Os detectores GM são geralmente mais sensíveis a radiações de baixa energia e baixa intensidade do que os detectores proporcionais ou de câmara de íons.
  • Eletrônica mais simples . Os detectores GM podem ser usados ​​com pacotes eletrônicos mais simples. A
    sensibilidade de entrada de um instrumento de pesquisa GM típico é de 300 a 800 milivolts, enquanto a
    sensibilidade de entrada de um instrumento de pesquisa proporcional típico é de 2 milivolt.

Desvantagens do contador Geiger-Mueller

  • Sem identificação de partículas, sem resolução de energia . Como a altura do pulso é independente do tipo e energia da radiação, a discriminação não é possível. Não há informações sobre a natureza da ionização que causou o pulso. Os detectores GM não podem discriminar diferentes tipos de radiação (α, β, γ), nem contra várias energias de radiação. Isso ocorre porque o tamanho da avalanche é independente da ionização primária que a criou.
  • Tempo morto . Devido à grande avalanche induzida por qualquer ionização, um contador Geiger leva muito tempo (cerca de 1 ms) para se recuperar entre pulsos sucessivos. Portanto, os contadores Geiger não conseguem medir altas taxas de radiação devido ao ” tempo morto ” do tubo.

Contador proporcional

Um  contador proporcional , também conhecido como  detector proporcional , é um dispositivo elétrico que detecta vários tipos de radiação ionizante. A tensão do detector é ajustada para que as condições correspondam à  região proporcional . Nesta região, a voltagem é alta o suficiente para fornecer aos elétrons primários aceleração e energia suficientes para que eles possam ionizar átomos adicionais do meio. Esses íons secundários ( amplificação de gás ) formados também são acelerados, causando um efeito conhecido como  avalanches de Townsend , que cria um único pulso elétrico grande.

Vantagens dos contadores proporcionais

  • Amplificação . Os contadores proporcionais gasosos geralmente operam em campos elétricos altos da ordem de 10 kV / cm e atingem fatores de amplificação típicos  de cerca de 10 5 . Como o fator de amplificação depende fortemente da tensão aplicada, a carga coletada (sinal de saída) também depende da tensão aplicada e os contadores proporcionais requerem tensão constante. O alto fator de amplificação do contador proporcional é a principal vantagem sobre a câmara de ionização.
  • Sensibilidade . O processo de amplificação de carga melhora muito a relação  sinal / ruído  do detector e reduz a amplificação eletrônica subsequente necessária. Como o processo de amplificação de carga melhora muito a relação sinal / ruído do detector, a amplificação eletrônica subsequente geralmente não é necessária. Os instrumentos proporcionais de detecção de contadores são muito sensíveis a baixos níveis de radiação. Além disso, ao medir a saída de corrente, um detector proporcional é útil para taxas de dose,
    uma vez que o sinal de saída é proporcional à energia depositada por ionização e, portanto, proporcional à taxa de dose.
  • Espectroscopia . Por arranjos funcionais adequados, modificações e polarização, o contador proporcional pode ser usado para detectar radiação alfa, beta, gama ou nêutron em campos de radiação mista. Além disso, os contadores proporcionais são capazes de  identificar partículas  e medir energia (espectroscopia). A altura do pulso reflete a energia depositada pela radiação incidente no gás do detector. Como tal, é possível distinguir os pulsos maiores produzidos pelas  partículas alfa  dos pulsos menores produzidos pelas  partículas beta  ou  raios gama .

Desvantagens dos contadores proporcionais

  • Tensão constante . Quando os instrumentos são operados na região proporcional, a  tensão deve ser mantida constante . Se uma tensão permanecer constante, o fator de amplificação do gás também não muda. A principal desvantagem do uso de contadores proporcionais em instrumentos portáteis é que eles requerem uma fonte de alimentação e um amplificador muito estáveis ​​para garantir condições operacionais constantes (no meio da região proporcional). Isso é difícil de fornecer em um instrumento portátil, e é por isso que os contadores proporcionais tendem a ser mais utilizados em instrumentos fixos ou de laboratório.
  • Têmpera . Para cada elétron coletado na câmara, resta um íon de gás carregado positivamente. Esses íons gasosos são pesados ​​em comparação com um elétron e se movem muito mais lentamente. Os elétrons livres são muito mais leves que os íons positivos; portanto, eles são atraídos para o eletrodo central positivo muito mais rapidamente do que os íons positivos são atraídos para a parede da câmara. A nuvem resultante de íons positivos próximos ao eletrodo leva a distorções na multiplicação de gases. Na prática, o término da avalanche é melhorado pelo uso detécnicasde “ extinção ”.
Detectores de ionização gasosa - Regiões
Este diagrama mostra o número de pares de íons gerados no detector a gás, que varia de acordo com a tensão aplicada à radiação incidente constante. As tensões podem variar amplamente, dependendo da geometria do detector e do tipo e pressão do gás. Esta figura indica esquematicamente as diferentes regiões de tensão dos raios alfa, beta e gama. Existem seis principais regiões operacionais práticas, nas quais três (região de ionização, proporcional e Geiger-Mueller) são úteis para detectar radiação ionizante. As partículas alfa são mais ionizantes que as partículas beta e os raios gama; portanto, mais corrente é produzida na região da câmara de íons por alfa do que beta e gama, mas as partículas não podem ser diferenciadas. Mais corrente é produzida na região de contagem proporcional por partículas alfa que beta, mas, pela natureza da contagem proporcional, é possível diferenciar pulsos alfa, beta e gama. Na região de Geiger, não há diferenciação de alfa e beta, pois qualquer evento de ionização isolado no gás resulta na mesma saída de corrente.

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.