Detectores Geiger | Precisión, Detección de Radiación y Seguridad

Detectores Geiger: precisión y detección de radiación. Conoce su funcionamiento y cómo garantizan la seguridad en ambientes radiactivos.

Detectores Geiger: Precisión, Detección de Radiación y Seguridad

Los detectores Geiger, también conocidos como contadores Geiger-Müller, son dispositivos utilizados para medir niveles de radiación ionizante. Estos instrumentos son cruciales en diversas áreas como la seguridad nuclear, la medicina, la industria y la investigación científica. Este artículo explora la precisión de estos detectores, sus capacidades de detección y su papel en mantener la seguridad en entornos donde la radiación está presente.

Principios Básicos del Detector Geiger

Un detector Geiger se basa en un tubo de Geiger-Müller (GM), que es el componente principal del dispositivo. Este tubo está lleno de un gas inerte, como el argón, a baja presión. Dentro del tubo hay un cátodo cilíndrico y un ánodo central de hilo delgado. Entre el cátodo y el ánodo se aplica un voltaje alto, generalmente entre 400 y 900 voltios.

Cuando una partícula de radiación ionizante entra al tubo, ioniza los átomos del gas en el interior. Esto crea pares de iones positivos y electrones libres. El campo eléctrico presente en el tubo acelera estos iones y electrones hacia los electrodos, generando una cascada de colisiones que amplifica la señal. Este incremento de señal resulta en un pulso eléctrico que el sistema puede detectar y contar.

Teoría Utilizada

La operación del detector Geiger se basa principalmente en la ionización gaseosa y el descarga en avalancha. La ionización gaseosa ocurre cuando las partículas de radiación interactúan con los átomos del gas, arrancando electrones y creando iones positivos. La descarga en avalancha es el efecto donde los electrones libres ganan energía en su camino hacia el ánodo, causando una avalancha de colisiones que resultan en una multiplicación exponencial de electrones.

Precision del Detector

La precisión de un detector Geiger puede afectarse por varios factores:

Tipo de Radiación: Los detectores Geiger son más sensibles a la radiación alfa, beta y gamma. Sin embargo, tienen diferentes eficiencias de detección para cada tipo.

Voltaje de Operación: Un voltaje inadecuado puede afectar la capacidad del detector para generar una descarga en avalancha consistente, resultando en mediciones inexactas.

Tiempo Muerto: Después de detectar una partícula, el detector necesita un periodo corto para recuperarse antes de poder detectar otra. Este tiempo muerto puede afectar la precisión en ambientes con altas tasas de radiación.

Fórmulas de Interés

Algunas fórmulas relevantes en el contexto de la detección de radiación con detectores Geiger incluyen:

Intensidad de Radiación: \( I = \frac{N}{t} \)

Donde:

I es la intensidad de la radiación (en unidades de conteo por segundo o CPS).

N es el número de eventos detectados.

t es el tiempo de medida (en segundos).

Eficiencia de Detección: \( \eta = \frac{N_d}{N_r} \times 100 \)

Donde:

\( \eta \) es la eficiencia de detección (en %).

\( N_d \) es el número de eventos detectados.

\( N_r \) es el número de radiaciones incidentes.

Tiempo Muerto: \( t_m = \frac{t_0}{1 – (t_0 \cdot R)} \)

Donde:

\( t_m \) es el tiempo muerto real.

\( t_0 \) es el tiempo muerto inicial (en segundos).

R es la tasa de eventos (en eventos por segundo).

Detección de Radiación

El diseño de un detector Geiger permite la detección de distintos tipos de radiación ionizante:

Radiación Alfa (α): Estas son partículas pesadas y positivamente cargadas que no penetran profundamente en los materiales, por lo que un detector Geiger con una ventana de mica puede detectar estas partículas.

Radiación Beta (β): Son electrones o positrones que tienen mayor penetración que las partículas alfa. Los detectores Geiger pueden detectar radiación beta a través de ventanas delgadas o directamente cuando tienen un diseño de pared delgada.

Radiación Gamma (γ): Estas son ondas electromagnéticas de alta energía que pueden penetrar profundamente en los materiales. Los detectores Geiger pueden detectar estas radiaciones, aunque su eficiencia es menor comparada con la detección de partículas alfa y beta.