Contador Geiger-Müller
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Contadores Geiger-Müller. Son detectores de ionización, que funcionan a una alta tensión, en una región donde por un solo evento se produce un pulso de avalancha.
Historia
El primer dispositivo llamado "contador Geiger", que sólo detectaba partículas alfa, fue inventado por el físico alemán Hans Geiger y su colega neozelandés Sir Ernest Rutherford en 1908. En 1928 el propio Geiger mejoró el dispositivo con la ayuda del entonces estudiante Walther Müller, de forma que era capaz de detectar mayor número de radiaciones ionizantes. La versión actual del contador fue desarrollada por el físico Sidney H. Liebson en 1947. Este dispositivo tiene una duración mayor que los dispositivos originales de Geiger y precisa de un voltaje inferior.
Configuración
Una configuración típica de contador Geiger consiste en un alambre en la línea central de un cilindro. Se mantiene un alto voltaje entre el alambre y el cilindro. Cuando una partícula de alta energía entra en la cavidad e ioniza una pocas moléculas de aire, los electrones libres son acelerados fuertemente hacia el alambre. En el proceso, esos electrones ionizan muchas más moléculas de aire, produciendo un pulso de corriente. Los medidores de reconocimiento como el que se muestra, a menudo convierten los pulsos de corriente en clics audibles, produciendo el sonido popularmente asociado con los contadores Geiger.
Si se continúa aumentando la diferencia de potencial entre electrodos de un detector gaseoso más allá de los valores que corresponden al rango de funcionamiento como contador proporcional, el factor de multiplicación de iones deja de ser lineal con la tensión aplicada. Ello se debe a que al ser la masa de los iones positivos mucho mayor que la de los electrones, estos se desplazan a menor velocidad que aquellos, llegando a constituir una “carga espacial” que altera la forma del campo eléctrico dentro del detector y, por ende, la linealidad. Si se aumenta aún más la diferencia de potencial, el efecto de la carga espacial, resulta dominante frente a la diferencia de potencial exterior.
Cuando se llega a esta situación, cesa de aumentar la multiplicación y la amplitud del impulso resulta máxima.
Esta región de operación del detector gaseoso recibe el nombre de Geiger-Müller
Característica
La principal característica de un contador Geiger-Müller es que la amplitud de la señal eléctrica es independiente de la energía y naturaleza de la partícula, resultando la de mayor amplitud obtenible con la configuración del detector gaseoso utilizado.
Si se continúa aumentando la diferencia de potencial entre electrodos, se produce una descarga en el gas por efecto de la alta intensidad del campo eléctrico. Esta zona no es de interés desde el punto de vista de la detección de la radiación; además, en general, provoca la destrucción del detector.
Eficiencia de los Contadores Geiger-Müller
En general, estos contadores se prevén para la detección de radiación beta o fotónica. Dado el gran poder de penetración de los fotones, las paredes del tubo pueden ser de vidrio o metal relativamente gruesas, no así en el caso de las partículas beta (pues son rápidamente frenadas en un material denso). Para que el detector resulte sensible a estas partículas, es necesario que disponga de una ventana fina que permita el ingreso de las partículas beta.
Para que tenga lugar la detección de un fotón X y gamma, debe por lo menos liberarse un electrón secundario, lo cual puede realizarse por interacción tanto con el gas de llenado como con el material de las paredes (cátodo) o del ánodo. El electrón liberado debe a su vez, alcanzar el volumen sensible del contador (volumen delimitado por el campo eléctrico, donde tiene lugar la multiplicación de iones) e iniciar una avalancha. La eficiencia intrínseca (relación entre el número de las partículas contadas y de las que llegan al detector) de un contador Geiger-Müller para radiación fotónica en general no pasa del 1 ó 2%. En el caso de la radiación beta, dado su elevado poder de ionización, si el espesor de la ventana es suficientemente delgado, el valor de la eficiencia intrínseca del detector puede llegar hasta el 90%.
Cuando se emplea un contador Geiger-Müller para medir intensidad del campo de radiación fotónica a través de la magnitud Exposición, debe considerarse la variación de la sensibilidad de respuesta (expresada en cuentas por unidad de exposición) en función de la energía de la radiación. La variación de sensibilidad con la energía representa un inconveniente cuando se desea medir exposición en un campo de fotones multienergéticos. En estos casos se recurre a la utilización de contadores Geiger-Müller ecualizados en energía.
La ecualización consiste en revestir el contador con blindajes de bajo número atómico (tal como aluminio o lucite), que aplanan la curva de sensibilidad.