¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona un contador Geiger y cómo medir la radiactividad? En este artículo vamos a ver cómo funciona un contador Geiger de forma que lo puedas comprender fácilmente.
Contenidos
¿Qué es un contador Geiger?
Un medidor o contador Geiger-Müller es un aparato que sirve para medir y detectar radiaciones ionizantes.
Su funcionamiento se basa en que cuando los iones que producen dichas radiaciones atraviesan el volumen activo del detector son acelerados por un campo eléctrico, produciendo un pulso de corriente que señala el paso de radiación.
Los contadores Geiger forman parte de una familia de detectores de radiación llamados «detectores de gas«. Estos detectores, como sugiere el nombre, están llenos de gas (algún tipo de gas inerte a baja presión, sobre 0,1 atmósferas).
Tienen un electrodo en el centro de la cámara y están configurados de forma que hay un voltaje eléctrico entre el electrodo y la pared metálica de la cámara.
Así es cómo funciona un contador Geiger
En el momento en que la radiación golpea las moléculas de gas en el tubo, separa los electrones de los átomos, este proceso se denomina ionización. El electrón es atraído por la carga efectiva del ánodo y el resto del átomo (un ion con carga positiva) es lanzado hacia la pared del tubo. Entonces el electrón viaja a través de los cables que forman el circuito eléctrico y se recombina con el ion. Una parte del contador Geiger es un dispositivo que mide ese flujo de electrones.
Tubo Geiger-Mueller
Desde luego, es muy difícil medir un solo electrón, afortunadamente los instrumentos no necesitan hacerlo. En el momento en que el electrón y el ion son acelerados hacia el electrodo y las paredes de la cámara ganan MUCHA energía debido al gran voltaje, chocan con otros átomos y suprimen electrones de en un proceso llamado ionización secundaria. Esos electrones y, y también iones, por su parte, ocasionan aún más ionizaciones y así repetidamente, esto amplifica la señal original en un nivel muy alto, hasta que llega a un punto en el que la señal puede ser medida.
La creación de avalanchas discretas en un contador proporcional
En un contador Geiger, el voltaje es tan alto que toda la cámara de gas se ioniza, esto proporciona una muy alta sensibilidad a la radiación entrante. En otros detectores (llamados de cámaras de iones y contadores proporcionales) el voltaje es más bajo y la proporción de amplificación de gas también es menor; solo algunos átomos de gas se ionizan en estos detectores. La proporción de amplificación al incrementar el voltaje se expone en el siguiente gráfico.
Para encontrarle el sentido a este gráfico, tratando principalmente de entender cómo funciona un contador Geiger y al algunas de sus limitaciones, conviene saber que las partículas alfa tienen considerablemente más energía que las partículas beta.
Además, ayuda saber que la dosis de radiación es una medida de la proporción de energía que es depositada por la radiación en un elemento, más energía significa más dosis.
De este modo al ver este gráfico, podemos ver que la radiación de alta energía que golpea un detector deja una señal mayor que la radiación de baja energía.
Ahora mira la parte derecha del gráfico, la región de Geiger-Muller; en esta región la radiación de alta energía genera exactamente la misma señal que la radiación de baja energía. Entonces, no tenemos la posibilidad de distinguir entre la radiación de alta energía y la de baja energía, lo que supone que no tenemos la posibilidad de decir siempre a cuánta dosis de radiación se expuso un individuo si solo nos encontramos midiendo con un contador Geiger. Esta es una razón por la que no en todos los casos tenemos la posibilidad de utilizar un contador Geiger para medir la tasa de dosis de radiación con precisión.
Si un contador Geiger, entre otras cosas, está calibrado para medir la tasa de dosis de radiación del radionucleido Cs-137, será realmente útil siempre y cuando se intente medir la dosis de radiación de este nucleido.
Hasta aquí hemos visto cómo funciona un contador Geiger de forma sencilla, pero es importante saber que este tipo de medidores de radiación tienen inconvenientes.
Limitaciones de los contadores Geiger
¿Pero, qué sucede si estás intentando medir la radiación del cobalto 60 (Co-60)?
Bueno, entonces vas a tener un pequeño inconveniente: la radiación del Co-60 tiene el doble de energía que la del Cs-137, así que sea como sea lo que lea el detector será solo la mitad de la dosis de radiación real. Por otro lado, varios radionúclidos tienen menor energía. En un caso así, tu medidor va a leer una tasa de dosis más alta de lo que es, de todos modos. El resultado final es que un contador Geiger solo va a dar una lectura precisa de la tasa de dosis de radiación si está midiendo exactamente el mismo material radiactivo con el que fue calibrado. De ahí que los contadores Geiger no siempre sean los instrumentos adecuados para medir las tasas de dosis de radiación.
Resulta que hay un tipo de tubo de Geiger que va a dar lecturas muy exactas de un extenso rango de energías de radiación, se los conoce como contadores de Geiger de energía compensada. Estos están diseñados para ofrecer una lectura constante sobre un extenso rango de energías de radiación, de esta forma que si estás utilizando un detector GM de energía compensada puedes llevar a cabo lecturas exactas de la tasa de dosis. En caso contrario, posiblemente sea mejor llevar a cabo las mediciones de la tasa de dosis con una cámara de iones.
Una cosa más sobre los contadores Geiger: Son grandes detectores de radiación de propósito general porque tienen la posibilidad de medir la radiación alfa, beta y gamma. Si estás midiendo la radiación gamma, posiblemente estés más interesado en medir la tasa de dosis (medida en mR/hr o bien, para escenarios verdaderamente bajos, en µR/hr – microR por hora-). Si estás midiendo la radiación alfa o bien beta, entonces posiblemente estés intentando encontrar contaminación y deberías medir los recuentos por minuto (cpm) o bien los recuentos por segundo (cps), dependiendo del tipo de medidor que estés utilizando.
Resumen de las características de un contador Geiger
- Los detectores llenos de gas (como los contadores Geiger y las cámaras de iones) están llenos de un gas al que se le aplica un voltaje eléctrico.
- En el momento en que la radiación interacciona con el gas causa ionizaciones, y esta pequeña señal es amplificada por el voltaje eléctrico. La proporción de amplificación es dependiente del voltaje.
- Las cámaras de iones tienen la posibilidad de medir la diferencia en la energía de la radiación, por tal razón son especiales para medir la tasa de dosis de radiación.
- Los contadores Geiger, por otro lado, tienen una amplificación completa de la señal para cualquier tipo de energía de radiación que les llegue. Por tal razón, no en todos los casos dan lecturas exactas de la tasa de dosis, principalmente si la energía de la radiación es diferente a la que fue calibrada.
- Mencionado lo anterior, los detectores GM de energía compensada están diseñados para ayudar a solucionar este inconveniente, ahora que ofrecen tasas de dosis muy exactas en un extenso rango de energías de radiación.
- Y finalmente, los contadores Geiger además tienen la posibilidad de medir no solo la dosis de radiación gamma (medida en mR/hr o bien µR/hr), sino más bien además la contaminación alfa y beta (medida en cps o bien cpm).
Espero que te haya gustado está explicación básica. Si se te ha quedado corta y quieres ampliar conocimientos sobre cómo funciona un contador Geiger te recomiendo que veas este artículo de la wikipedia.
¿Quieres tener tu propio contador Geiger-Müller?
Mi contador Geiger lo compré en kit hace varios años y fue muy sencillo montarlo. Desde entonces está funcionando estupendamente.
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- Este kit es compatible con Arduino.
- Hecho de materiales de alta calidad, no se oxida y es duradero.
- Compatible con la mayoría de tubos Geiger: M4011, STS-5, SBM20, J305, etc. (se puede soportar el voltaje de funcionamiento de 330 ~ 600 V del tubo Geiger).
- Admite la adquisición de datos de computadora (PC), análisis y procesamiento de Matlab.
- Buen kit para desarrolladores de software MCU que solo quieren conducir Geiger Tube para su propio software.
- APOYE LA MAYORÍA DE LOS TUBOS GEIGER: M4011 se puede instalar directamente, otros modelos no se pueden instalar en la placa, pero también se pueden usar los cables voladores (el multímetro digital mide el polo positivo del tubo Geiger al polo negativo de la fuente de alimentación, ajuste el potenciómetro azul hasta que el multímetro muestre DC 170 voltios)
- SEÑAL DE SALIDA DE INTERRUPCIÓN: Puede ser monitoreada por una pantalla externa o un medidor de puntero. La señal de salida es salida de interrupción, la forma de onda es el borde descendente del pulso y el nivel bajo es válido
- TASA DE FALLAS BAJA: La estructura del circuito del kit de contrapartes Geiger de bricolaje es estable y la tasa de fallas es extremadamente baja
- VARIAS DETECCIONES: puede detectar rayos X, rayos gamma, rayos beta y puede realizar detección de dosis radiactiva en mármoles para decoración, antigüedades, jades, productos de compras en el extranjero, yodo 131 y varios minerales desconocidos
- EXCELENTE MATERIAL DE RESINA: adopte material de resina de buena calidad, posea resistencia al impacto, resistencia a los arañazos, protección del medio ambiente, resistente al calor, resistente a bajas temperaturas, posea excelentes propiedades eléctricas
- Alarma sonora y visual: este kit de contador Geiger tiene una alarma sonora y visual incorporada y su voltaje de funcionamiento es de 380 V a 550 V.
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- Compatible con la adquisición de datos por computadora: el módulo contador Geiger admite la adquisición de datos por computadora y PC para el análisis y procesamiento de Matlab.
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- 【Multifuncional】Función de contador Geiger tradicional para encontrar el flujo de radiación instantáneo en una ubicación/punto; Función de medición en tiempo real y por periodos para mostrar los datos de radiación; Función de dosímetro para obtener la radiación en tiempo real y acumulada en el cuerpo humano; Función de monitoreo de radiación para supervisar la radiación a lo largo del tiempo en una ubicación.
- 【La precisión de medición】Se asegura mediante un diseño conforme que cumple con la norma nacional de EE. UU. (NIST & NRC). La calibración se realiza para reforzar aún más la precisión y la calidad de los datos. Batería recargable y reemplazable de fácil acceso. Cable de transferencia de datos y carga Tipo C. Ligero, delgado y resistente a caídas. Portátil, se puede colocar de pie sobre ambos lados o acostado en la superficie.
- 【Cinco tipos de alarmas de radiación】"LED visual, audio, vibración y voz. Cuatro tipos de alarma para todos, incluso usuarios con discapacidad visual o auditiva. Nivel de alarma ajustable por el usuario. Incluye características avanzadas: reloj, memoria para 10 años, software gratuito, actualizaciones de firmware, protocolo abierto, almacenamiento en línea y revisión de datos históricos. Menú y submenús navegables.
- 【Interfaz de Usuario Amigable】Curva de aprendizaje rápida y fácil de navegar. Pantalla LCD TFT de color grande y clara. Alta velocidad, lectura inmediata. Pantalla principal muestra lecturas en unidades dosimétricas. Esquema de cambio de color seleccionable por el usuario, modos claro/oscuro personalizables para preferencias y comodidad visual; Modo gráfico, de fuente grande.
- Este kit es compatible con .
- Fabricado con materiales de primera calidad, no se oxida y es duradero.
- Admite la mayoría de los tubos Geiger: M4011, STS-5, SBM20, J305, etc. (se puede admitir el voltaje operativo de 330 ~ 600 V del tubo Geiger).
- Admite la adquisición de datos de la computadora (PC), el análisis y el procesamiento de Matlab.
- Buen kit para desarrolladores de software MCU que solo quieren manejar Geiger Tube para su propio software.
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- Fabricado con materiales de primera calidad, no se oxida y es duradero.
- Admite la mayoría de los tubos Geiger: M4011, STS-5, SBM20, J305, etc. (se puede admitir el voltaje operativo de 330 ~ 600 V del tubo Geiger).
- Admite la adquisición de datos de la computadora (PC), el análisis y el procesamiento de Matlab.
- Buen kit para desarrolladores de software MCU que solo quieren manejar Geiger Tube para su propio software.
- [Compatible con Arduino] Este kit de bricolaje es para desarrolladores de software mcu que desean controlar el tubo Geiger para su propio software. está diseñado para soportar varios tubos Geiger con voltajes de funcionamiento de 330~600v.
- [Fácil de usar] Ya sea principiante o aficionado experimentado, este kit es fácil de montar y usar, lo que lo hace ideal para entusiastas del bricolaje que buscan experimentar con la detección de radiación.
- [Material de primera calidad] Hecho de materiales de primera calidad, este kit es resistente y duradero, lo que garantiza un rendimiento duradero.
- [Adquisición de datos de computadora] Este kit admite la adquisición de datos de PC, el análisis y el procesamiento de Matlab, brindando soporte integral para los usuarios que realizan análisis de datos en profundidad.
- [Amplia compatibilidad] Compatible con tubos Geiger como m4011, sts-5, sbm20 y j305, este kit es versátil y se puede utilizar para una variedad de experimentos de detección de radiación.
- PRUEBAS 3 EN 1: Viene con un amplio rango de medición de 0,005‑5cGy/h, el contador Geiger puede detectar rayos β, γ y X duros.
- MEJOR PANTALLA: Diseñado para tener alta precisión y alta sensibilidad, el probador de tubos admite una visualización clara del resultado de la prueba, fácil de leer.
- USO FLEXIBLE: Puede ser ampliamente utilizado en la detección de radiación nuclear doméstica, radiación nuclear industrial, tratamiento de radiación nuclear y más.
- BUENOS MATERIALES: Al adoptar materiales de vidrio y acero inoxidable de primera calidad, el tubo contador Geiger no es fácil de dañar y también es muy duradero.
- TRANSPORTE SIMPLE: De peso liviano y de tamaño compacto, el tubo Geiger Miller es muy cómodo de transportar tanto para uso en interiores como en exteriores.
A lo mejor no te gusta tanto la electrónica y el cacharreo y prefieres comprar un contador Geiger ya terminado. Si es así, aquí te dejo estas opciones:
- Pequeño soporte de contador Geiger desarrollado por gQ Electronics USA.Detección general para interior y exterior.
- Indicador auditivo/visual; pantalla Dot Matrix LCD; grabación en tiempo real de datos por segundo a memoria flash interna.
- Puerto de datos USB para conexión con PC/portátil GQ, software para contador Geiger.
- Cuenta con modos de texto con letras grandes para una lectura fácil y adquisición más fácil de la información, por ejemplo.CPM, fecha, hora, tiempo transcurrido, USV/h, MR/h, etc.
- El modo gráfico en tiempo real proporciona una visualización de los cambios de nivel de radiación en tiempo real, para observar con más facilidad los cambios de radiación.
- Contador Geiger portátil y pequeño desarrollado por GC Electronics en los Estados Unidos.
- Indicación audio/visual; pantalla LCD dot matrix, grabación en tiempo real por segundo.
- Puerto de datos USB para conexión/carga con el software para ordenador Soft Geiger Counter.
- Fuente de gran tamaño y modo de texto fácil de leer, máxima información de datos.
- Modo de gráfico en tiempo real para visualizar la fluctuación de la radiación en tiempo real.
- Modo de detección independiente
- Modo de monitoreo continuo
- Lectura rápida en segundos después de encender
- Datos precisos y en tiempo real
- Pantalla CPM, USV / H, MR / H en una pantalla
- Registrar los datos a través del servidor de conexión WiFi inalámbrica y memoria interna al mismo tiempo.
- Edifi WiFi listo, mantenerse en contacto con Contador Geiger Mapa del Mundo
- Libre de la historia de almacenamiento de datos en línea ilimitado y servicio de contador Geiger Wold mapa.
- En tiempo real las pruebas de evaluación, las pruebas científicas sobre la muestra como: Necesarias para la construcción del Hospital de la radioterapia para el cáncer de Monitoreo, alimentos, agua, interior / exterior, radiografía, y más ..
- En tiempo real gráfico, texto y el modo de fuente grande (datos de la radiación de grabación y reproducción de nuevo más tarde)
- Ya sea sintético o de origen natural - demasiada radiación radiactiva es perjudicial. No sólo en plantas de energía nuclear, sino también en otras áreas de la vida cotidiana La vida se produce radiación radiactiva en diversas concentraciones. entre otros la comida, la construcción y el sector de la investigación en diferentes grados de estos rayos golpean.
- Por ejemplo, comprobar los materiales de sus espacios de vida (por ejemplo, la colección de minerales propia azulejos de esmalte), arcilla, algunos de granito, piedra pómez, yeso, escoria, bauxita o barro rojo contiene uranio ...
- Smart Geiger Pro (SGP-001) es 10 veces más precisa que la anterior FSG-001. SGP-001 sólo es ligeramente 13,5 g, tamaño de 75x24x10 mm, conectado el de la toma de auriculares, el Smartphone en cuestión de segundos a un medidor de radiación completa transformar.
- SGP-001 con 10 incorporados sensores semiconductores ahora 10 veces más sensible Con anterior FSG-001, ahora también se puede medir la radiación radiactiva en el aire! medición de la radiación: gamma, rayos X - Rango de medición: 0,05 ~ 200 mSv / h - Precisión: < 15% - Interfaz de usuario: Smartphone (toma de auriculares) - Tamaño: 75x24x9,9 mm - Peso: 13,5 g
- CARACTERÍSTICA: práctico, fácil de llevar, datos rápida y precisa, precio razonable, sin la batería necesaria, Personal EMF monitor para smartphone, fácil y rápido del inspector. Compatible con los teléfonos inteligentes: iOS 7.0, Andriod 4.3. Compruebe antes de ordenar si se puede instalar la aplicación "Smart Geiger Pro" en su smartphone
- Edición al aire libre
- Detección combinada de radiaciones beta, gamma y rayos X.
- Rango de detección de 0.05 ~ 9.99 µSv/h (micro sieverts por hora) o milirems.
- Alarma sonora - Vibrador - Retroiluminación.
- Alta sensibilidad Pancake Geiger tubo lnd 7317 instalado
- Gran pantalla LCD – Auto fuente de gran pantalla horizontal y vertical
- Memoria flash incorporada y WIFI integrada
- Tiempo real, registro Unlimited servidor de almacenamiento de datos de registro de datos
- Batería recargable instalado y muchos más...
Miy buena la explicación.
Gracias.