O contador de Geiger: Definição e princípio de funcionamento
O Contador Geiger é um instrumento de medição e controle de radiação ionizante que funciona segundo o princípio do tubo Geiger-Müller de deriva iônica..
Snecessário para detectar e medir a presença de radiação ionizante (Partículas alfa, Beta, Gama e raios X) no ambiente, em materiais de construção, em alimentos, em sucata ou resíduos industriais.
É considerada a ferramenta essencial em muitas áreas onde é necessário detectar a presença de radiações ionizantes:
Saúde e proteção contra radiação: Usado em hospitais, departamentos de medicina nuclear, centros de radiologia e pesquisa para monitorar a segurança dos ambientes de trabalho e do pessoal de saúde.
Indústria e sucata: Indispensável em fundições, usinas de reciclagem, gestão de resíduos e controles aduaneiros para verificar a ausência de contaminação em sucatas e matérias-primas.
Controle de Construção e Materiais: Usado para testar materiais de construção (granito, spif, Pozzolane, cerâmica) e combustíveis, como pellets de madeira importados.
Monitoramento Ambiental: Usado por órgãos de conservação (como ARPA e Corpo de Bombeiros) ou por particulares para detectar a radioactividade natural de fundo em terra, aéreo e fluvial.
Ensinando e Coletando: Adotado em escolas e universidades para experimentos de física, e por entusiastas para verificar a atividade de minerais (uraninita) ou objetos antigos pintados em Radium.
Seu funcionamento é baseado em um princípio físico aperfeiçoado em 1928 por Hans Geiger e Walther Müller: a ionização do gás nobre dentro do tubo e a subsequente deriva iônica das cargas sob o efeito de um forte campo elétrico.
Tipos de tubos Geiger e as vantagens da sonda Pancake
Graças aos avanços contínuos da tecnologia, contadores Geiger modernos empregam diferentes tipos de tubo Geiger-Müller. Embora todos sejam baseados no mesmo princípio físico, esses sensores diferem profundamente em forma, dimensões, sensibilidade intrínseca e capacidade de detectar tipos específicos de radiação.
Um exemplo de excelência é representado pela Sonda Geiger-Müller para panquecas: caracterizado por uma forma circular e uma grande janela não ultrafino, eles permitem não apenas detectar raios gama com sensibilidade muito alta, mas também partículas Alfa e radiação Beta de baixa energia.
Embora os detectores existentes no mercado apresentem níveis de eficiência, precisão e custos muito diferentes, sua função principal permanece a mesma: contar o número de partículas radioativas que passam pela sonda em um determinado período de tempo.
Sobre isso, nossos contadores Geiger Guardian Ray Smart 7317 – Minigeiger 7317 eles usam apenas sondas Pancake de alto desempenho, capaz de medir todo tipo de radiação ionizante com máxima precisão.
O tubo Geiger funciona como uma sala de partida jônica.
“O Contador Geiger usa o tubo Geiger-Müller como Câmara de deriva iônica. Ao aplicar uma alta tensão de trabalho ao gás interno, o instrumento está configurado em um estado de pré-descarga elétrica.
A tensão de trabalho é intencionalmente definida para um valor alto (no chamado Região Geiger), mas ligeiramente inferior ao valor que causaria a ionização espontânea contínua do gás.
Desta forma, são criadas condições ideais para que a resposta do instrumento não dependa da energia da única partícula, mas a partir da contagem real do evento radioativo.
Consequentemente, o forte campo elétrico dentro do tubo acelera as cargas primárias criadas pela passagem da radiação, desencadeando um efeito avalanche de cargas secundárias.
Resumir, quando uma partícula radioativa passa através do gás, desencadeia uma reação física muito específica:
Aceleração de Cargas: O forte campo elétrico acelera os elétrons primários, causando uma série impressionante de ionizações secundárias.
Multiplicação de avalanche: Este fenômeno físico transforma o gás de um isolante perfeito em um condutor elétrico por um instante.
Geração de Impulso: A rápida mudança na condutividade produz uma clara impulso elétrico (independente da energia original da partícula), que é convertido pelo microcontrolador em contagens numéricas.”
Ao aplicar uma alta tensão elétrica entre os eletrodos da sonda, a mistura gasosa interna é levada a um estado de forte polarização, permanecendo logo abaixo do valor crítico que desencadearia uma descarga elétrica autossustentável.
Nesta configuração, o gás contido no tubo Geiger torna-se um condutor elétrico apenas por breves momentos, isto é, no exato momento em que a radiação ionizante passa por ele.
No fim, para evitar que a descarga elétrica se torne contínua, o gás nobre é enriquecido com gases halogênios ou vapores alcoólicos. Esses agentes de Tireização eles extinguem a descarga em uma fração de segundo, restaurar o estado de isolamento do tubo para permitir registrar o próximo pulso.
A tensão de polarização do tubo Geiger-Müller
A tensão de polarização não é aplicada diretamente ao tubo Geiger: Um resistor com alto valor ôhmico é inserido em série com a fonte de alimentação, na ordem de vários Megaohm (MΩ). Este resistor ajuda a extinguir a descarga elétrica no gás sempre que uma partícula ionizante é detectada.
Dentro do tubo Geiger-Müller existem dois eletrodos: il cátodo (conectado ao pólo negativo e coincidindo com a parede metálica externa) e eu’ânodo (um fio central, eletricamente isolado e polarizado com uma tensão direta positiva entre 400V e 800V).
O valor de tensão necessário para posicionar o instrumento na região de medição ideal – chamado Planalto Geiger — depende tanto da geometria da sonda quanto das propriedades físicas da mistura gasosa. Esta tensão de trabalho deve permanecer logo abaixo do nível crítico que desencadearia uma descarga elétrica contínua devido ao efeito avalanche..
Portanto, o campo elétrico gerado dentro do dispositivo de revelação é assim “Pronto” Para acionar uma descarga com uma avalanche de corrente elétrica assim que um par de apenas um par de íons no gás devido à radiação que o investe.
Como o pulso elétrico é gerado no tubo Geiger
Cada vez que uma partícula radioativa passa e ioniza o gás dentro do tubo Geiger-Müller, uma microdescarga elétrica é acionada por alguns microssegundos, o que faz com que a corrente flua entre os eletrodos.
Devido ao efeito da queda de tensão no resistor inserido em série com o circuito, a é gerado nos terminais do tubo impulso elétrico negativo com largura de aproximadamente 5–10 volts e uma duração de 50–100 microssegundos.
A ionização primária produzida pela partícula aumenta o forte campo elétrico já presente no tubo, desencadeando uma avalanche.
Um aspecto fundamental do funcionamento do tubo Geiger é que o impulso elétrico resultante é completamente independente da energia da partícula incidente e pelo número original de pares íon-elétron criados.
Em outras palavras, seja uma partícula alfa altamente energética ou um raio gama, o tubo gera um pulso de amplitude constante: o instrumento então mede o número de eventos radioativos, e não sua energia.
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