Detector geiger-müller (practica uab)

OBJECTIUS
1.Estudi del caràcter aleatori de la desintegració radioactiva
2.Reconeixement dels diferents emissors(β,ϒ)
3.Absorció de la radiació
4.Determinació del temps de resposta del detector pel mètode de la doble font
5. Càlcul de l’eficiència de detecció d’un detector Geiger-Müller

MATERIAL
Tub Geiger-Müller allotjat en castellet de plom, mòdul (contenint: font d’alimentació,sistema comptador i sistema de control de temps), fonts radioactives (137Cs, 90Sr) encapsulades , portamostres.

FONAMENT TEÒRIC
El comptador Geiger-Müller
Els detectors de radiació es basen en els diferents processos de interacció de la radiació amb la matèria per la detecció de la radiació ionitzant.
Un tipus de detectors són els detectors de gas. Aquests es basen en la ionització produïda quanuna partícula carregada travessa un gas.

[pic]
Figura 1: Esquema de funcionament d’un detector Geiger-Müller

El detector consta d’una cambra cilíndrica plena de gas apropiat. El cilindre és travessat per un filament. Entre les parets de la càmera i el filament s’aplica una diferència de tensió de tal manera que l’elèctrode central queda carregat positivament respecte del potencial de lesparets. Els ions alliberats pel gas degut al pas de la radiació, es desplaçaran cap als elèctrodes sota l’acció del camp elèctric creat.
La intensitat del camp elèctric aplicat entre les parets de la càmera i el filament juga un paper molt important a l’hora de quantificar la radiació incident. Valors baixos del camp elèctric aplicat faran que, en el seu camí cap a l’elèctrode corresponent elselectrons puguin recombinar-se i no ser recol·lectats. Elevats valors del camps elèctric proporcionen grans energies als electrons, podent provocar noves ionitzacions. D’aquesta manera es recol·lecta una càrrega superior a la generada per la radiació incident.

Característiques d’un comptador Geiger-Müller

Un comptador Geiger-Müller està constituït per un càtode (cilindre de Cr-Fe) i un ànode (filde tungstè molt prim) en l’eix del cilindre. El cilindre es troba ple d’un gas a 0,1 atm (Ne, Ar ó Kr) al qual se li afegeixen traces d’alcohol o halogen. En aquests tipus de detectors, un sol succés ionitzant origina una descàrrega que es propaga en un temps molt curt al llarg de l’ànode. El coeficient de multiplicació és de l’ordre de 106 i el pols recollit en aquestes condicions és de l’ordred’alguns volts. A causa del fenomen de multiplicació (allau) l’amplitud dels polsos recollits és elevada i independent de l’energia de la radiació incident. El comptador Geiger-Müller, doncs, no pot ser emprat com a espectròmetre.

[pic]
Figura 2.- Plateau típic d’un detector Geiger-Müller. Els valors dels voltatges no es
corresponen amb els corresponents del comptador Geiger-Müller utilitzata la pràctica.

Quan una partícula carregada o radiació penetra en el cilindre , ionitza el gas apareixent electrons i ions positius. A causa de la diferència de potencial aplicada, aquests electrons i ions són atrets pels corresponents elèctrodes. Els valors de la tensió aplicada en un detector Geiger-Müller són elevats, i els electrons són accelerats en el seu camí cap al càtode produint novesionitzacions. Aquesta generació d’ ions secundaris en tot el volum del cilindre (fenomen d’allau) genera una descàrrega dins del detector. Aquesta dona lloc a una circulació de corrent i a una variació en el valor del potencial entre elèctrodes (al circuit del comptador) que és amplificada i enviada a una escala de recompte. El vapor d’alcohol impedeix que els ions positius arribin a les paretsdel càtode, produint-se una nova descàrrega.

Un cop generada una descàrrega a causa de la incidència de radiació en el detector, el comptador no torna a les condicions inicials de forma immediata sinó que existeix un temps anomenat “temps mort” , de l’ordre de 10-4 s(temps de trànsit dels ions positius), durant el qual cap partícula pot ser comptada.

Un altre factor a tenir en compte és el...