Contador Geiger para niños
Un contador Geiger es un aparato especial que sirve para medir la radiactividad en un objeto o en un lugar. Es como un "detector" que nos ayuda a saber si hay partículas o radiaciones ionizantes invisibles a nuestro alrededor.
Plantilla:Ficha de instrumento científico
Contenido
¿Cómo funciona un Contador Geiger?
Un contador Geiger tiene un tubo especial con un hilo delgado en el centro. Este tubo está lleno de un gas y el hilo tiene un voltaje alto, como 1000 voltios, en comparación con el tubo.
Cuando una partícula o un rayo invisible entra en el tubo, golpea los átomos del gas y libera pequeños electrones. Como el hilo central tiene un voltaje positivo, estos electrones son atraídos hacia él. Al moverse, ganan mucha energía y chocan con otros átomos de gas, liberando aún más electrones. Esto crea una especie de "avalancha" de electrones que produce una pequeña corriente eléctrica. El aparato detecta esta corriente y la cuenta.
El contador se llama así porque cada vez que una partícula pasa, produce un pulso que se cuenta. Así, podemos saber cuántas partículas están pasando, pero no nos dice qué tipo de radiación es o cuánta energía tiene, solo que hay suficiente energía para entrar en el tubo.
La historia del Contador Geiger
El primer aparato parecido a un contador Geiger fue creado en 1908 por el físico alemán Hans Geiger y su colega neozelandés Sir Ernest Rutherford. Este primer modelo solo podía detectar un tipo de partículas llamadas "partículas alfa".
Muchos años después, en 1928, Hans Geiger y Walter Müller, quien era estudiante de Geiger, mejoraron el diseño. Crearon el "tubo Geiger-Müller", que era más pequeño y resistente. Este nuevo tubo podía detectar varios tipos de radiación. Fue un gran avance porque era práctico y no muy caro de fabricar. Gracias a esto, el contador Geiger-Müller se hizo muy popular para medir la radiación de forma portátil.
En 1947, el físico Sidney H. Liebson desarrolló una versión más moderna del contador. Este nuevo diseño duraba más y necesitaba menos voltaje para funcionar.
¿Cómo detecta la radiación?
Para detectar partículas como las alfa o beta de baja energía, o rayos X de baja energía, se usa un tubo especial con una "ventana" pequeña. Para partículas con mucha energía, se usan tubos con paredes más gruesas. En estos tubos, la radiación golpea la pared y libera electrones que luego entran al gas y causan la "avalancha".
Cada vez que una partícula de radiación entra y "ioniza" el gas (es decir, le quita electrones a los átomos del gas), el campo eléctrico dentro del tubo acelera esos electrones. Estos electrones ganan tanta energía que chocan con otras moléculas de gas, liberando más electrones y creando una "avalancha" de descarga. Este efecto hace que se produzca un pulso eléctrico que el contador puede medir.
El diseño del tubo puede variar según el tipo de partículas que se quieran detectar:
- Tubos con ventana o pared delgada: Son buenos para radiación de baja energía.
- Tubos de pared gruesa: Ideales para radiaciones de alta energía.
- Tubos con boro: Se usan para detectar neutrones.
También es importante controlar las descargas dentro del tubo. Esto se logra añadiendo un poco de gas halógeno y usando sistemas electrónicos que apagan y encienden rápidamente el campo eléctrico entre los electrodos del tubo.
Tipos y usos de los Contadores Geiger
Los contadores Geiger se usan de muchas maneras, dependiendo del diseño del tubo. Se pueden clasificar en tipos con "ventana final", con "ventanas" (de pared delgada o gruesa), y a veces combinaciones de estos.
Detección de partículas alfa y beta
Los contadores Geiger se usaron desde el principio para detectar partículas alfa y beta, y todavía se usan para eso. Para las partículas alfa y beta de baja energía, se usan tubos con "ventana final". Estas partículas no viajan muy lejos y son fácilmente detenidas por objetos, por eso el tubo necesita una ventana muy delgada, hecha de un material como la mica, para que las partículas puedan entrar al gas del detector.
Las partículas alfa son las que menos viajan, por lo que la ventana debe estar muy cerca de la fuente de radiación. Un contador Geiger con ventana final no puede diferenciar entre partículas alfa y beta, ya que produce el mismo tipo de pulso para ambas. Sin embargo, un operador experimentado puede usar la distancia para distinguirlas. El detector tipo "pancake" es una variación con ventana final, pero con un área de detección más grande para revisar superficies más rápido.
Las partículas beta de alta energía también pueden ser detectadas por tubos con "ventanas" de pared delgada, sin la ventana final. Aunque las paredes son más gruesas, permiten que estas partículas más energéticas lleguen al gas.
Los contadores Geiger portátiles con ventana final son muy comunes para medir la contaminación por radiación. Son económicos, resistentes y detectan bien las partículas beta de alta energía. Sin embargo, para saber si son partículas alfa o beta, o para conocer su energía, se usan otros aparatos como los contadores de centelleo.
Detección de radiación gamma y rayos X
Los contadores Geiger también se usan mucho para detectar radiación gamma. Para esto, se usan tubos sin ventanas. Sin embargo, no son tan eficientes para los rayos gamma como para las partículas alfa y beta. Por ejemplo, un tubo de acero solo tiene un 1% de eficiencia para los rayos gamma.
Para los rayos gamma de alta energía, se usan tubos con paredes gruesas (de 1 a 2 mm de acero). Esto es porque el gas dentro del tubo no interactúa mucho con los rayos gamma de alta energía. La radiación golpea la pared, libera electrones, y esos electrones entran al gas para ionizarlo. Para los rayos X o gamma de baja energía, la interacción es mayor directamente con el gas.
Detección de neutrones
Existe una versión especial del tubo Geiger para medir neutrones. En este caso, el gas dentro del tubo es trifluoruro de boro o helio-3, y se usa un material llamado "moderador" para frenar los neutrones. Esto hace que se creen partículas alfa dentro del detector, y así se pueden contar los neutrones.
Medidores de radiación gamma
Aunque el término "contador Geiger" se usa para los aparatos portátiles, el principio de funcionamiento también se usa en alarmas de radiación gamma en lugares donde trabaja gente, o en sistemas para controlar procesos industriales.
En estos casos, el detector sigue siendo un tubo Geiger, pero la parte electrónica es más avanzada y confiable que la de un medidor de mano.
Diseño físico de los contadores
Los contadores portátiles pueden tener dos diseños principales:
- Unidad "integral": El detector y la parte electrónica están en un solo aparato. Esto permite usarlo con una sola mano.
- Diseño "de dos piezas": Tiene una sonda detectora separada que se conecta con un cable corto a la parte electrónica. Este diseño es más fácil de manejar para revisar la contaminación en superficies.
Para medir la radiación gamma en el ambiente, se usan detectores con carcasas que no bloquean la radiación. Para mediciones más específicas, como la "dosis de radiación en superficie", el lugar exacto del tubo dentro del aparato suele estar marcado para que la medición sea precisa.
Existe un tipo especial de medidor gamma llamado "detector de punto caliente". Este tiene el tubo detector al final de una varilla larga o un tubo flexible. Se usa para medir radiación muy alta en lugares peligrosos, manteniendo al operador a salvo y lejos de la fuente.
Para detectar partículas alfa y beta, se usan ambos diseños. La sonda tipo "pancake" es común en los aparatos de dos piezas porque tiene un área de detección grande y es ligera. Los aparatos integrales con ventana final tienen un agujero en la carcasa para que las partículas puedan entrar. También hay aparatos híbridos que tienen una sonda separada para partículas y un tubo para rayos gamma en la parte electrónica, y el operador puede cambiar entre ellos.
Consejos de uso
En el Reino Unido, la Health and Safety Executive (una agencia de seguridad) ha publicado guías para ayudar a los usuarios a elegir el mejor tipo de instrumento portátil para medir la radiación. Esta guía cubre diferentes tecnologías de instrumentos de protección radiológica y es útil para entender cuándo usar un detector Geiger.
La guía no recomienda el detector Geiger mixto para detectar contaminación alfa y beta, y solo lo considera "satisfactorio" para la contaminación beta. Sin embargo, para la radiación gamma y los rayos X de baja energía, lo recomienda como el mejor tipo de instrumento.
Ver también
- Tubo Geiger-Müller
- Dosímetro
- Radiactividad
Véase también
En inglés: Geiger counter Facts for Kids
