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
O 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 ”.
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