Detección de radiaciones ionizantes, Apuntes de Física

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DETECCION DE RADIACIONES

IONIZANTES

CLASE 7

MARJORIE OVALLE VALDES INGENIERO FISICO MAGISTER EN CIENCIAS RADIOLOGICAS

IONIZANTES.

Introducción.

Puesto que el hombre no puede sentir o medir

la presencia de las radiaciones ionizantes en

forma sensorial, es necesario emplear

instrumentos adecuados para su detección.

IONIZANTES.

DETECTOR.

El detector hace las veces de un “transductor”, es decir, un

elemento capaz de transformar un tipo de energía en otro

más fácilmente procesable.

ELECTRÓNICA ASOCIADA.

Es el bloque encargado de procesar la información

generada por el detector y presentarla al operador.

IONIZANTES.

Interacción de las radiaciones ionizantes con la

materia.

Las radiaciones ionizantes ceden su energía a la materia, mediante el fenómeno de “ionización”, es decir, arrancando electrones desde los átomos que la conforman, ver figura Nº

Producción de pares iónicos.

Si el fenómeno de ionización se produce en un medio gaseoso, la radiación ionizante generará “pares iónicos”, los que se constituyen finalmente en los responsables de hacer conductor al gas. La energía necesaria para generar un par iónico es de 33 eV.

DETECIÓN DE LAS RADIACIONES

IONIZANTES.

Clasificación de los detectores.

Según el mecanismo físico involucrado en el proceso de transducción, los detectores se clasifican en:

Detectores por ionización.

Agrupan básicamente a los detectores gaseosos y a los semiconductores.

Detectores por excitación.

Se subclasifican a su vez, en inmediatos y retardados.

IONIZANTES.

Cámara de ionización.

DETECTORES POR Contador proporcional.

IONIZACIÓN. Contador Geiger Müller.

Semiconductores.

IONIZANTES.

DETECTORES GASEOSOS.

Están constituidos por un recinto gaseoso, cuyo interior se encuentra eléctricamente confinado por dos electrodos (ánodo y cátodo), entre los cuales se aplica una diferencia de potencial V FIGURA Nº 3. CIRCUITO BÁSICO DE UN DETECTOR GASEOSO. Cátodo (-). Anodo. V Batería.

IONIZANTES.

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE UN

DETECTOR.

ZONAS DE TRABAJO DE UN DETECTOR GASEOSO, EN FUNCIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL APLICADA ENTRE ELECTRODOS. Nº Iones. Contador Geiger Múller. Proporcional. Cámara de ioniz. Diferencia de potencial entre electrodos (Volt).

IONIZANTES.

CURVA CARACTERÍSTICA DE UN

CONTADOR GEIGER MÚLLER.

Si la tasa de fluencia de partículas que inciden en un contador G.M se mantiene constante y sólo se varía la tensión aplicada al detector, el Nº de impulsos registrados en la unidad de tiempo variará según se indica en la figura Nº 5, 6 del apunte FIGURA Nº 5. Punto óptimo de funcionamiento de un G.M. Tasa de V 1 V 2 conteo. Plateau. VOLTAJE (Volt).

IONIZANTES.

DETERMINACIÓN PRÁCTICA DEL PLATEAU DE

UN G.M.

Al intervalo de voltaje durante el cual la tasa de conteo

se mantiene aproximadamente constante, se le

denomina “plateau” del detector, y resulta ser el rango

de tensión de operación más adecuado del G.M en

presencia de un campo de radiaciones ionizantes.

Se recomienda considerar un valor de tensión próximo

a la media aritmética del rango definido.

IONIZANTES.

INCONVENIENTES DE LOS SEMICONDUCTORES.

Alta conductividad en comparación con los detectores gaseosos, lo que se traduce en ruido que tiende a enmascarar la evaluación de partículas ionizantes de muy baja energía.

DETECTORES POR EXCITACIÓN.

Este tipo de detectores esta conformado principalmente por los de centelleo. Utilizan la propiedad que poseen algunos materiales, los que cada vez que la radiación ionizantes cede energía a sus átomos, emiten un destello luminoso cuya intensidad será proporcional a la energía que la radiación ceda a éstos.

IONIZANTES.

DETECTOR DE CENTELLEO.

Este tipo de detectores transforma la energía de las radiaciones ionizantes en un destello luminoso (indetectable para el ojo humano). Asociado al detector de centelleo se ubica un tubo llamado “foto multiplicador”, En estas condiciones la radiación que interactúa con el detector genera a la salida del foto multiplicador un pulso de corriente proporcional a la energía transferida por ésta al medio. La aplicación más frecuente de este tipo de detectores, es en la espectrometría gamma, permitiendo evaluar la actividad y energía de una muestra, ver anexo Nº 1 adjunto.

IONIZANTES.

DETECCIÓN DE NEUTRONES.

El neutrón no posee carga eléctrica y por tanto no produce ionización directa, en consecuencia, es necesario emplear métodos indirectos para su evaluación.

DETECTOR DE TRIFLUORURO DE BORO (BF3).

Este método consiste en emplear un detector dentro del cual se ha introducido BF3. En estas condiciones, los neutrones producen la reacción nuclear que se representa a continuación. B-10 + 1 0 n^ Li-7 +^ 4 2 He. Los productos de esta reacción (Li+alfa), poseen suficiente energía para producir una fuerte ionización del gas y en consecuencia detectar la presencia del neutrón.

IONIZANTES.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES.

La eficiencia de un detector gaseoso es del orden de 0,5 % para radiación electromagnética. Esto se debe a la pequeña probabilidad de interacción en un medio de tan baja densidad. En el caso de un detector sólido, la eficiencia para radiación electromagnética es del orden de 50 %.

SUSTRACCIÓN DE RADIACIÓN DE FONDO

(BACKGROUND).

El background corresponde a fuentes alejadas y a radiación cósmica o natural. Considerando que el background es en general bajo, se debe realizar su medición durante un intervalo largo de tiempo, para que la desviación estándar (error), sea pequeña.. Si la actividad de una muestra es comparable con el background, la imprecisión en la resta es considerablemente alta.