CONTADOR GEIGER MULLER

L. Garcés – A. Quijano – E. Penagos– M. Rodríguez – S.

Fundación Universitaria los LibertadoresFacultada de Ingeniería Ingeniería Electrónica

Bogotá D.c

I. INTRODUCCION

La radiación es un campo de estudio del cual se han llegado a determinar diferentes formas en las que esta puede presentarse. Gracias a los estudios realizados con la radiación se han logrado destacar diferentes aplicaciones, sobre todo en el campo de la medicina, por ejemplo, el tratamiento de los rayos X para la inspección de los huesos o la terapia con yodo radiactivo para el cáncer de tiroides. La radiación se puede detectar usando el contador Geiger Müller, el cual consiste en un cilindro hueco con un conductor en su centro el cual se ioniza cuando se infiltran partículas dentro del cilindro produciendo una señal que se amplifica para ser escuchada. Este contador será el proyecto a desarrollar en la asignatura de campos electromagnéticos con el fin de estudiar la emisión de las ondas electromagnéticas.

II. OBJETIVO GENERAL Comprobar el funcionamiento del contador Geiger Müller implementando un diseño

predeterminado.

III. OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer el campo de estudio de la radiación con sus diferentes implicaciones en la ciencia. Relacionar el estudio de la electrónica con la radiación mediante la construcción del

contador. Estudiar el rol de los campos electromagnéticos dentro del estudio de la radiación.

IV. ESTADO DEL ARTE

Creación del contador geiger

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 estudianteWalther 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. [1]

Otro tipo de contadores de partículas

Imagen N°1

Contadores de centelleoLos contadores de centelleo se basan en la interacción entre partículas de radiación y algún material líquido o sólido en vez de usar un gas y el principio físico de la ionización. Los contadores de centelleo son transductores; la energía cinética proveniente de la partícula es convertida en un haz de luz debido a su interacción con el medio líquido o sólido, usándose distintos medios según el tipo de radiación que se quiera detectar. Estos haces o estallidos de luz (centelleos) son amplificados mediante tubos fotomultiplicadores, y registrados por el detector. Luego, puede hacerse un conteo de los impulsos y ordenarlos en base a las características de los pulsos.[2]

Imagen N°2

DosímetrosLos dosímetros también usan la interacción entre la radiación y algún material, pero no miden el flujo de la partícula (porcentaje de partículas que impactan el medio de detección), sino la dosis efectiva de radiación. Éste corresponde con la cantidad de energía que depositaría la radiación de ionización en un material particular de interés. Este medio suele ser, con frecuencia, tejido humano. Los dosímetros suelen ser usados por personal que trabaja en ambientes donde podrían entrar en contacto con radiación, y se utilizan para determinar cuánta radiación ha absorbido la persona (su dosis). El material del dosímetro registra la energía y los efectos de la radiación absorbida, y esto puede representar la dosis equivalente de, por ejemplo, la persona que está usando el dosímetro. El primer tipo de dosímetro usado ampliamente constaba de una pieza pequeña de película cubierta en un material que la protegía de la exposición a la luz visible. La película estaba expuesta a una predeterminada dosis de radiación. En la actualidad, existe una variedad de clases de dosímetros para diferentes propósitos y tipos de radiación.[2]

Imagen N°3

Modelos del contador geiger

mini-contador Geiger Gamma-Easy

El mini-contador Geiger Gamma Easy le indica ópticamente la contaminación radioactiva en µSv/h y mSv/h, de manera comprensible e inmediata. Con el mini-contador Geiger se puede hacer una idea propia ante la radiación ambiental de la mercancía recibida o adquirida. El mini-contador Geiger da la alarma en su valor límite individualmente programado, y le avisa a tiempo, antes de que sea demasiado tarde. El resultado de la medición se transmite además por el indicador de desintegración acústico (Ticker), de manera que no es necesario observar la pantalla constantemente en caso de una subida fuerte de la radiación. Para poder llegar a una conclusión deseada al final del día, el mini-contador Geiger ofrece la opción de generar un valor medio y

Imagen N°4 máximo de las últimas diez mediciones. Para mediciones de valor medio rápidas, el mini-contador Geiger proporciona una función propia de sacar un valor medio en un periodo de tiempo (entre 30 segundos y 3 minutos), así como el rendimiento de la dosis a lo largo de varios días (también con alarma). Además, el contador tiene una conexión TRS de 3,5mm incorporada, a la que puede conectar unos auriculares y escuchar con exactitud el ratio de desintegración (del Ticker), y así detectar variaciones mínimas en la contaminación (por ejemplo de un material recibido) inmediatamente.[3].

Contador Geiger LX.1710El nuevo Contador Geiger LX.1710 utiliza el tubo LND 712, sensible a radiaciones alfa, beta y gamma. Se trata de un tubo fabricado en Estados Unidos ampliamente difundido. No obstante quienes deseen utilizar el viejo tubo SBM 20 de fabricación rusa, sensible a radiaciones beta y gamma, también pueden utilizarlo ya que el contador está diseñado para soportar ambos sensores.

Utilizado el contador en el modo "Stand-alone" se muestra el valor instantáneo de radiactividad, los valores máximos y mínimos registrados durante el periodo de lectura, el valor medio y la desviación estándar correspondiente a los últimos 10 minutos de medición. Es importante tener presente que el valor medio proporciona una medida más precisa que el valor instantáneo al tomarse un gran conjunto de medidas en lugar de una.[4]

ImagenN°5

V. TIPOS Y APLICACIONES

La aplicación y el uso de un contador Geiger son varios y estas especificados y clasificados por el diseño que se tome del tubo.

DETECCIÓN DE PARTÍCULAS

Los primeros usos históricos del principio Geiger eran para la detección de partículas alfa y beta, y el instrumento se sigue utilizando para este fin en la actualidad. Para las partículas alfa y partículas beta de baja energía del tipo "ventana final" de tubo GM se utiliza como estas partículas tienen un rango limitado, incluso en el aire libre y son fácilmente detenidos por un material sólido. La ventana de extremo está diseñado para ser lo suficientemente delgada como para permitir que a través de estas partículas con la atenuación mínima, y normalmente tiene una densidad de aproximadamente 1,5 - 2,0 mg/cm2. Para la detección eficiente de partículas alfa de la ventana tubo GM debería ser, idealmente, dentro de 10 mm de la fuente de radiación debido a la atenuación de partículas en el aire libre. Sin embargo, el tubo GM produce una salida de impulsos, que es de la misma magnitud para toda la radiación detectada, por lo que un contador Geiger con un tubo de ventana de extremo no puede distinguir entre partículas alfa y beta. El detector Geiger-Muller "pancake" es una variante de la sonda ventana extremo diseñado con un área de detección más grande, y se utiliza normalmente como un monitor de contaminación alfa/beta.

Partículas beta de alta energía también pueden ser detectados por una pared del tubo "ventanas" de espesor, lo que no tiene ventana final dedicado. Aunque las paredes de los tubos tienen una mayor potencia de frenado de una ventana final, todavía permitir que estas partículas más energéticas que llegan al gas de relleno.

Detectores Geiger todavía se utilizan como un propósito alfa/medición de contaminación radiactiva portátil beta y detección de instrumento general, debido a su coste relativamente bajo, robustez y su relativamente alta eficiencia de detección; particularmente con partículas beta de alta energía. Sin embargo, para la discriminación entre las partículas alfa y beta o suministro de información de energía de partículas, se deben utilizar los contadores de centelleo o contadores proporcionales. Estos tipos de instrumentos también pueden tener áreas del detector mucho más grandes, lo que significa que la comprobación de superficies para la contaminación es mucho más rápido.

GAMMA Y, RAYOS X, DE DETECCIÓN

El Contador Geiger se puede utilizar para detectar la radiación gamma, y para ello se utiliza el tubo de ventanas. Sin embargo, la eficiencia es de sólo 1%, debido a la baja interacción de gamma con el tubo.

El tubo Geiger-Muller lleva una cuenta de las técnicas utilizadas para detectar la radiación de fotones. En resumen, para la gamma de alta energía de este se basa en gran medida en la interacción de la radiación de fotones con el material de la pared del tubo, por lo general 1-2 mm de acero al cromo, para producir electrones dentro de la pared que puede entrar y ionizar el gas de llenado. Esto es necesario ya que el gas de baja presión en el tubo tiene poca interacción con los fotones gamma de alta energía, y más pasan a través sin ser detectados. Sin embargo, para los fotones de baja energía hay una mayor interacción de gas y los incrementos directos efecto de ionización. Como las energías de fotones disminuye desde un máximo a un nivel bajo el dominio del efecto de pared da paso a una combinación de efectos de pared y de ionización directa, hasta ionización directa de gas domina. Debido a la variación en la respuesta a diferentes energías de los fotones, los tubos de acero de paredes gruesas emplean lo que se conoce como "compensación de energía", que compensa parcialmente variaciones para aumentar la precisión global considerado en un rango grande de la energía.

Un diseño típico de detección de fotones de baja energía es un tubo de pared delgada larga. Esto da un volumen adicional de gas, y por lo tanto aumento en la probabilidad de interacción de las partículas, pero todavía permite a fotones de baja energía para entrar en el gas a través de la pared delgada.

DETECCIÓN DE NEUTRONES

Una variación del tubo Geiger se utiliza para medir los neutrones, donde el gas utilizado es trifluoruro de boro o helio 3 y un moderador de plástico se utiliza para ralentizar los neutrones. Esto crea una partícula alfa en el interior del detector de neutrones y por lo tanto se puede contar.

GAMMA PROTECCIÓN MEDICIÓN PERSONAL Y CONTROL DE PROCESOS

El término "Geiger counter" se utiliza comúnmente para referirse a un tipo de medidor encuesta de mano, sin embargo, el principio de Geiger es de uso generalizado en la zona "gamma" alarmas instaladas para la protección del personal, y en la medición de procesos y aplicaciones de bloqueo. Un tubo Geiger sigue siendo el dispositivo de detección, pero la electrónica de procesamiento tendrá un mayor grado de sofisticación y fiabilidad que la utilizada en un medidor manual encuesta.

VI. CONCLUSIONES.

El contador geiger a diseñar implementara conocimientos vistos en nuestros estudios como es la electrónica y la física logrando así la implementación de un diseño físico que depende de la construcción del tubo su aplicación ya predeterminado por un diseño ya establecido y pudimos comprobar el óptimo funcionamiento del dispositivo.

Los contadores geiger son usados ampliamente en los campos de la radioactividad para medir las partículas cargadas radiactivamente en un objeto o lugar a si mismo Se pudieron conocer los diferentes nomenclaturas utilizados para el contador geiger y la utilidad que tiene en las ciencias de la salud.

Concluimos que el campo magnético afecta el contador geiger en que es la fuerza que le da a la partícula para atravesar el tubo y así el contador hacer la medida de su reactividad

VII. BIBLIOGRAFIA

[1]. History of Portable Radiation Detection Instrumentation from the period 1920-1960

[2]. http://www.ehowenespanol.com/instrumentos-medir-radiacion-lista_50450/

[3] http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-radiacion/contador-geiger-gamma-easy.htm

[4] http://www.nuevaelectronica.com/pdf/productos/LX1710.pdf