Contador Geiger: diferenças entre revisões
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== Funcionamento ==
[[Image:Geiger.png|thumb|300px|Esquema de um Contador G-M]]
Basicamente esses dispositivos consistem em um cilindro de metal fechado em ambas as extremidades, uma das quais é fechada com uma película fina (geralmente mica), que constitui a janela do detector. No eixo do cilindro é colocado um fio metálico rígido e o interior do tubo é preenchido com uma mistura de um gás inerte a baixa pressão (em geral argônio) e um gás de congelamento, que pode ser vapor de um composto orgânico ou de halogênio, cuja função é inibir a ionização desenfreada do gás. Entre o fio central (ânodo) e o corpo cilíndrico (cátodo) é aplicada uma grande diferença de potencial. Quando uma radiação entra no detector, o gás é ionizado, provocando a formação de íons e elétrons livres.<ref>William J. Price, "Nuclear Radiation Detection",Second Edition, 1958</ref> O forte campo elétrico criado entre os eletrodos do tubo acelera os íons positivos em direção ao cátodo e os elétrons em direção ao ânodo. Perto do ânodo, na "região de avalanche", os elétrons ganham energia suficiente para ionizar moléculas adicionais de gás e criar um grande número de avalanches de elétrons que se espalham ao longo do ânodo e de forma eficaz em toda a região da avalanche . Este é o "efeito de multiplicação de gás ", que dá ao tubo a sua principal característica de ser capaz de produzir um impulso de saída significativo de um único evento ionizante, gerando assim um pulso elétrico que é registrado no circuito contador.<ref name=":1">G. Friedlander; J. W. Kennedy; E. S. Macias; J. M. Miller. "Nuclear and Radiochemistry", 3th ed., New York, 1958, p. 243-252.</ref><ref name=":0" />
Sabendo-se que a eficiência de um contador está relacionada com a sua capacidade de converter os pulsos recebidos em sinais de medição, é importante avaliar a eficiência do tubo contador GM para que se possam ter medidas confiáveis da radiação a que se está exposto. Essa eficiência depende de uma série de fatores, intrínsecos e extrínsecos ao contador, como o tempo-morto, que é o tempo necessário para que se restabeleça a diferença de potencial do contador e possa haver uma nova avalanche mensurável, absorções que podem ocorrer antes que a radiação penetre no tubo, a posição relativa fonte-detector e o retroespalhamento de partículas por materiais existentes na proximidade do tubo, entre outras.
== Região Geiger-Müller e Tempo morto ==
Os métodos de detecção de radioatividade se baseiam na interação das partículas carregadas ou da radiação eletromagnética com a matéria, destacando-se dentre esses métodos, os que as baseiam na ionização de gases, como os contadores proporcionais, câmaras de ionização e tubos Geiger-Müller, por sua simplicidade e praticidade. <ref name=":1" />
Nesses dispositivos, quando uma partícula eletricamente carregada ou um fóton penetra no compartimento de detecção (tubo) onde está o gás, há a ionização das moléculas do mesmo, criando pares elétron/cátion. Se uma diferença de potencial é aplicada entre dois eletrodos nesse gás, o campo elétrico gerado leva à separação desses pares, conduzindo os cátions para o cátodo e os elétrons para o ânodo, resultando assim no colhimento de carga pelos eletrodos.
No entanto, como os elétrons possuem uma massa muito inferior à dos cátions, atingem mais rapidamente o ânodo, podendo, nesse processo, em função da diferença de potencial aplicada, ganhar energia cinética suficiente para provocarem mais ionizações durante o seu trajeto, a chamada ionização secundária. Inicia-se assim um processo de multiplicação de cargas.<ref name=":0" /> Se a diferença de potencial aplicada ao tubo for suficientemente elevada, há a perda da proporcionalidade entre a energia da partícula inicial e a amplitude do sinal de saída. Nessa região, chamada de região Geiger-Müller, que é onde opera esse tipo de contador, mesmo que a partícula incidente produza uma ionização pequena, a ionização secundária espalha-se por todo o gás, produzindo uma avalanche de elétrons e gerando assim um pulso elétrico mensurável(descarga de Geiger). <ref name=":0" />
Ainda, se a diferença de potencial aplicada nos eletrodos for muito elevada, pode-se entrar numa região de descarga contínua, o que pode danificar de forma permanente o tubo. Na figura ao lado, observa-se a intensidade do pulso em função da tensão aplicada, demarcando-se as regiões de operação de cada tipo de detector de ionização de gás. <ref>Centronics, "Geiger Müller Tubes", http://www.centronic.co.uk/downloads/Geiger_Tube_theory.pdf, página visitada em 07/05/2014</ref>
Nos detectores Geiger-Müller, logo após uma descarga de Geiger, o campo elétrico no interior do tubo é reduzido devido ao acúmulo de cátions, os quais, por sua maior massa e consequente menor mobilidade, demoram mais para chegar ao cátodo que os elétrons ao ânodo. Durante esse tempo, da ordem de 50 a 100 μs, o chamado
“tempo morto” (τ), se outro evento ionizante ocorrer, o novo pulso não será observado pois a multiplicação do gás estará impedida. (2)
Além disso, se durante a migração dos cátions o campo elétrico tiver sido restaurado a ponto de permitir uma nova descarga, mas não plenamente recomposto a seu valor inicial, o novo pulso terá amplitude inferior à do pulso inicial e poderá não ser contabilizado. Assim, o tempo necessário para que o contador produza duas descargas de mesma intensidade é chamado de tempo de recuperação (tr). Esses comportamentos estão ilustrados na figura 2. (2)
Também, nesse tipo de detector, se uma amostra radioativa é posicionada na janela do tubo e a voltagem do mesmo é varrida lentamente em pequenos intervalos, desde baixas tensões, o tubo não começa a contar imediatamente, apenas quando atinge a “voltagem de partida”, na qual a avalanche de elétrons é capaz de começar a produzir um sinal. Se o potencial for aumentado após esse ponto, a taxa de contagens aumenta a rapidamente e então se estabiliza, na região de potencial conhecida como limiar de Geiger. (2)
Passada essa região, o aumento na voltagem leva a incrementos muito pequenos na taxa de contagem, constituindo assim um patamar, o qual, idealmente não deve ter uma inclinação apreciável e cujo fim se dá quando o aumento do potencial produz um novo acréscimo acentuado do número de contagens, indicando que a região de descarga
contínua foi atingida. A curva característica de um tubo contador GM é mostrada na figura 3, bem como seus parâmetros principais. (3)
== Ver também ==
* [[Hans Geiger]]
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