El contador Geiger es un instrumento de medición capaz de establecer los niveles de radiación que se encuentran presentes en determina área del entorno o un objeto que haya estado expuesto. Se basa en el uso de las señales emitidas por partículas radiactivas que mediante corriente indican con qué intensidad se está manifestando la condición presente para el momento. A continuación se describe todo acerca de este instrumento y sus características.
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Introducción
Probablemente muchas personas a través de las películas y series televisivas han observado que se hace uso de este tipo de dispositivo para determinar la presencia de radiación, tanto en lugares como en el cuerpo de las personas.
Pudiendo observar cómo al ser acercado el objetivo que capta las señales radiactivas, la aguja del panel del aparato comienza a manifestar una oscilación mientras que se emiten una serie de sonidos repetitivos, típicos de este instrumento.
Pero esto no es solo un elemento que se presenta en películas de ciencia ficción, pues se trata de un instrumento real, que es considerado de importante aplicación para el establecimiento de la presencia de cargas de energía ionizante en un determinado lugar o persona.
Ellos funcionan a alta tensión aún en regiones donde con la presencia de un impulso se genera una avalancha de manifestaciones detectoras. Siendo ya parte de la historia, el conocido y primer contador Geiger empleado para la determinación de la radiación, solo era capaz de detectar la presencia de las partículas Alfa.
Este tipo de partículas se consideran muy pesadas, siendo hasta unas 8000 veces superiores a los electrones y en cuanto a los protones son cuatro veces mayores. Presentando de igual manera un tipo de carga positiva, y donde no se cuenta con la presencia de electrones.
Las partículas Alfa sufren desviaciones debido a la presencia de los campos eléctricos al igual que de los magnéticos. Tienen gran velocidad, con energía cinética presente debido a su masa. Además tienen la propiedad de que cuando atraviesan el aire ionizan a muchas otras partículas.
Este ingenioso dispositivo denominado contador Geiger, que como se ha indicado, tenía la capacidad de medir la presencia de las partículas Alfa, fue creado por Hans Geiger, físico de origen Alemán con la ayuda de un colega de nombre Sir Ernest Rutherford, para el año de 1908.
Posteriormente mejoró su invención con la ayuda de muchos de sus estudiantes, para aumentar el número de radiaciones ionizantes que se podían captar, mediante su utilización.
Con el tiempo y el paso de los años, se hizo necesario realizar muchas otras mejoras, para ampliar su duración de trabajo al igual que poder emplearlo con un menor voltaje, lo cual estuvo a cargo del físico identificado como Sidney Liebson para el año de 1947.
En esta oportunidad, vamos a conocer detenidamente cómo es el funcionamiento y características de este instrumento de medición, que ha sido de utilidad, a pesar de muchos otros inventos realizados en el campo de la radiación.
¿Qué es el contador Geiger?
El contador Geiger es básicamente un aparato o instrumento que permite medir la intensidad de partículas y radiaciones de tipo ionizantes. Siendo este tipo de partículas, también consideradas como ondas electromagnéticas de alta frecuencia, que tienen la capacidad de romper los enlaces atómicos responsables de mantener unidas las células.
Este contador, tiene la capacidad de detectar cualquier tipo de radiaciones ionizantes incluso las provenientes de minerales o de los rayos cósmicos, motivo por el cual tiene múltiples aplicaciones científicas y médicas, siendo además posible con su uso, establecer la presencia de gas radón, contenido o represado en áreas de una vivienda.
Es interesante conocer el principio bajo el cual se realiza el funcionamiento de este instrumento, que se encuentra básicamente compuesto de un tubo metálico, provisto en su interior de un delgado electrodo aislado de la carcasa, en el cual es aplicado un alto potencial de corriente eléctrica. De igual manera contiene dentro de este tubo, un gas que encuentra a baja presión.
En la cara opuesta del tubo, que es contraria a la ubicación del electrodo, se presenta una ventana fina de cristal, siendo esta por donde es absorbida la radiación que pueda estar presente en el área de estudio.
Una vez que se le aplica voltaje de tipo positivo al electrodo, que funciona como captador, se mantiene en completo equilibrio, pero en caso de presentarse algún tipo de partícula por la ventana del tubo, esto hace que el gas se ionice, dando origen a una serie de oscilaciones de los electrones que comienza a colisionar con los átomos que están por naturaleza presentes en el gas.
Es decir, se inicia una violenta reacción, logrando con ello que sean liberados muchos otros electrones, y estos al final son atraídos por el electrodo captador que se encuentra en la parte central del tubo. Con esto se genera una pulsación de corriente que emite una señal detectable, que es un sonido típico similar a “Cri, Cri, Cri”, que probablemente muchos hayan escuchado en las películas sobre este tipo de materias.
El sonido que se origina, se debe a que en el momento que pasa cada una de las partículas que son atraídas hacia el electrodo central, se produce un pulso idéntico, y cuando se trata de muchas partículas, se manifestará el sonido tal como se ha indicado.
En este sentido se debe esclarecer, que con este contador Geiger, se cuenta la cantidad de partículas ionizantes presentes para ese lugar y momento, pero no indica de qué material se trata o el tipo de su energía.
Tipos de contadores
Los diferentes tipos de contador Geiger, han sido determinados en función de la ventana en el tubo que capta la presencia de radiación. En este sentido, según la intensidad de la radicación se empleará un determinado tipo de contador Geiger.
Siendo generalmente una ventana delgada para energía débil, gruesa para la alta y en caso de los neutrones son necesarios tubos con revestimiento de boro.
¿Qué aplicaciones tiene?
Este es un instrumento que tiene una amplia variedad de aplicaciones que son de tipo médicas o físicas. Siendo en muchos casos considerado similar al uso de los rayos X o los Gamma.
Dentro de las investigaciones científicas, es empleado para la identificación de partículas, neutrones e iones. Siendo posible aplicar variaciones en cuanto al diseño de su tubo detector, con lo cual se puede lograr que capte de presencia de diferentes tipos de iones.
Aunque su efectividad se encuentra condicionada al tipo de partícula que está siendo analizada, por lo cual se ha determinado que es un instrumento efectivo para la determinación de las partículas Beta hasta en un 90%, en tanto que si se trata de las partículas gamma, su efectividad es del 1%.
Las partículas Beta son consideradas como electrones de alta energía y velocidad, debido a la desintegración de un núcleo atómico. En tanto que las partículas gamma, se encuentran constituidas por fotones, y representan radiación electromagnética, debido a la presencia de procesos subatómicos, donde se presenta la destrucción del positrón-electrón.
¿Cómo se utiliza el contador Geiger?
El funcionamiento de este instrumento está basado en el hecho de que las partículas radiactivas, bien sean de tipo Alfa, Beta o Gamma, presentan en ellas una alta carga positiva.
Por tal motivo ante su presencia, los electrones existentes en el gas que está en el tubo que forma parte de este instrumento, sufren una gran atracción y esto hace que comience un desplazamiento de ellos en forma de avalancha, que va chocando contra el alambre o electro que se encuentra ubicado en la parte central del tubo, y tiene la función de ser el captador.
Esto genera un sonido característico al paso de cada partícula, con lo cual se evidencia la presencia de radiación en el área o persona que está siendo estudiada.
A mayor frecuencia del sonido, se indicará que existe también mayor cantidad de partículas que están penetrando, con lo cual se manifiesta un mayor flujo de corriente y una mayor intensidad de alarma.
Detección de Partículas de Radiación
Desde la invención de este instrumento, se podía detectar con él la presencia de partículas primeramente Alfa, luego se incluyeron las de tipo Beta, y en la actualidad, se continúa empleando con esta finalidad. Siendo interesante contemplar, que tanto para las partículas Alfa como Beta, cuando presentan baja energía, es necesario emplear tubos especiales, pues las partículas presentan un alcance limitado, especialmente al aire libre.
Peor aún cuando son detenidas por algún tipo de material sólido, que se les atraviesa, por lo cual para determinar su presencia es necesario que el contador Geiger sea aplicado muy de cerca.
Es en estos casos, cuando se necesita que la ventana del tubo detector sea lo más delgada posible, puede ser elaborada con una mica, de poca densidad.
En el caso de estar en presencia de partículas de tipo Alfa, es necesario que el instrumento se encuentre muy cercano a la fuente de radiación, no más de diez mm. Pues estas suelen ser atenuadas por la presencia del aire libre circulante.
Muchas personas se han preparado en el manejo de este tipo de instrumento, y con ello saben cómo utilizarlo en diferentes distancias, siendo posible que detecten y diferencien adecuadamente tanto las partículas Alfa como las Beta.
Contador Geiger Müller
Este es el mismo contador que originalmente fue inventado por Geiger para el año de 1908; pero que luego con la ayuda de un estudiante de doctorado de nombre Walter Müller, fue mejorado, ya que es cuando se le proporciona al instrumento de medición un tubo sellado, que estaba basado en los principios de la ionización que se han experimentado hasta la fecha, con ello se contaba con un aparato pequeño pero que podía detectar varios tipos de radiaciones ionizantes.
¿Cómo se mide con él?
El procedimiento de la lectura de partículas de radiación ionizante es posible debido a que el gas contenido en el tubo cilíndrico del contador, por la presencia del campo eléctrico, comienza a realizar la activación de las partículas presentes en el gas, con lo cual comienza a responder en forma de avalancha, produciéndose lo que se conoce como el efecto Townsend.
Dicho efecto es la ionización de un gas, donde sus electrones son acelerados, debido a la presencia de un campo eléctrico. Se considera que este tipo de efecto, crea un impulso de salida, que puede ser medido por cada uno de los eventos ionizantes que se presenten.
En este sentido, el contador Geiger tiene la capacidad de controlar el número de las partículas que han chocado, por así decirlo, contra el tubo. Siendo necesario que cada uno de los tubos que se emplean en la fabricación de este tipo de instrumento, sean diseñados en función del tipo de ionización que de desea establecer.
Para ello se compensa la distinta intensidad de efectos físicos que debe poseer el tubo de acuerdo con cada partícula. Siendo generalmente observados algunos como los que se indican a continuación:
- Cuando es necesario el control de radiaciones de baja energía, generalmente se emplean tubos con ventanas y paredes delgadas.
- Si la radiación es alta, se recomienda emplear los de paredes gruesas.
- En el caso de que se necesite detectar la presencia de neutrones, es necesario que se utilicen tubos con revestimiento interior de boro.
Como consideración adicional, se puede decir, que los detectores Geiger Müller portátiles, que están provistos de una ventana final, se utilizan en el caso de que se necesite establecer la presencia de contaminación radiactiva.
Esto se hace por el hecho de ser considerado un instrumento de costo razonable y de alta eficiencia, para la determinación en especial de las partículas beta de alta energía.
También se emplean los contadores Geiger para la determinación de la radiación gamma, pero en este caso el tubo es empleado sin ventanas, aunque no es muy recomendable, pues su rendimiento generalmente solo alcanza un 1%.
Pero por otro lado se considera que si es necesaria la determinación distintiva entre Alfa o Beta, y las características específicas de la energía presentada por las partículas, se recomienda la utilización de contadores proporcionales o los que se conocen como de centelleo, que están provistos con sistemas detectores de mayor tamaño, por lo cual el reconocimiento de un área se realiza de una forma más rápida.
Consideraciones Finales
Como se ha determinado durante el desarrollo de este tema, el contador Geiger ha sido considerado un instrumento portátil, que permite medir la presencia de radiación en una determinada área y momento.
En tanto que su principio básico se ha difundido ampliamente y ha sido ejemplo para la creación de alarmas Gammas, que se han instalado en aquellas zonas donde se requiere contar con sistemas de protección para sus trabajadores.
Este tipo de alarmas miden la presencia de procesos radiactivos y de igual manera aplican de forma automática los bloqueos, para preservar la vida del personal que trabaja en estas instalaciones, pero dentro de todo esto, el tubo Geiger sigue siendo el dispositivo por excelencia para la determinación de este tipo de radiaciones.
Claro está que gracias a la innovación tecnológica, ha sido provisto de componentes electrónicos, que le han convertido en un aparato sofisticado pero de alta fiabilidad, lo cual era el principio básico del tradicional Contador Geiger que todos hemos conocido, con el típico “Cri, Cri, Cri”.
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