O que é o princípio básico dos contadores Geiger – Descrição – Definição

O contador Geiger possui um cátodo e um ânodo mantidos em alta tensão, e o dispositivo é caracterizado por uma capacitância determinada pela geometria dos eletrodos. Princípio dos contadores Geiger
Detector de radiação ionizante - Tubo Geiger
Detector de radiação ionizante – Tubo 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 .

Princípio básico dos contadores Geiger

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.

O contador Geiger possui um cátodo e um ânodo mantidos em alta tensão, e o dispositivo é caracterizado por uma capacitância determinada pela geometria dos eletrodos. Em um contador Geiger, o gás de preenchimento da câmara é um gás inerte que é ionizado pela radiação incidente e um gás de resfriamento de 5 a 10% de um vapor orgânico ou de um gás halogênio para evitar pulsações espúrias, extinguindo as avalanches de elétrons.

À medida que a radiação ionizante entra no gás entre os eletrodos, um número finito de pares de íons é formado. No ar, a energia média necessária para produzir um íon é de cerca de 34 eV; portanto, uma radiação de 1 MeV completamente absorvida no detector produz cerca de 3 x 10 4par de íons. O comportamento dos pares de íons resultantes é afetado pelo gradiente de potencial do campo elétrico dentro do gás e pelo tipo e pressão do gás de enchimento. 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). O campo elétrico nessa região impede que os íons se recombinem com os elétrons. Nas imediações do fio do ânodo, a intensidade do campo se torna grande o suficiente para produzir avalanches de Townsend. Essas avalanches podem ser desencadeadas e propagadas por fótons emitidos por átomos excitados na avalanche original. Como esses fótons não são afetados pelo campo elétrico, eles podem interagir longe (por exemplo, lateralmente ao eixo) da avalanche primária, todo o tubo Geiger está participando do processo. 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 alto fator de amplificação do contador Geiger é a principal vantagem sobre a câmara de ionização. O contador Geiger é, portanto, um dispositivo muito mais sensível do que outras câmaras. É frequentemente usado na detecção de raios gama de baixo nível e partículas beta por esse motivo.

Como os íons positivos não se afastam da região da avalanche, uma nuvem de íons carregada positivamente perturba o campo elétrico e encerra o processo da avalanche. Na prática, o término da avalanche é melhorado pelo uso de técnicas de “extinção” .

A coleta de todos esses elétrons produzirá uma carga nos eletrodos e um pulso elétrico no circuito de detecção. Cada pulso corresponde a um raio gama ou interação de nêutrons. A altura do pulso não é proporcional ao número de elétrons originais produzidos. Portanto, os contadores Geiger não são capazes de identificar partículas e medir energia (espectroscopia). Como o processo de amplificação de carga melhora muito a relação sinal / ruído do detector, a amplificação eletrônica subsequente geralmente não é necessária.

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