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TEMA 3: DETECCIÓN Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN


INDICE

GENERALIDADES DE LA DETECCIÓN Fundamentos físicos de la detección Rendimiento Resolución en tiempo Resolución en energía

DETECTORES DE IONIZACION GASEOSA. Cámara de ionización Contador proporcional Contador geiger

DETECTORES DE CENTELLEO Los cristales luminiscentes El fotomultiplicador Centelleo en fase líquida

OTROS DETECTORES Detectores basados en termoluminiscencia Detectores basados en semiconductores


1. GENERALIDADES DE LA DETECCIÓN


FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA DETECCIÓN

La radiación interacciona con la materia mediante diversos procesos, cuyos efectos finales son:

•Ionización de la materia con Creación de carga

•Excitación de luminiscencia

•Disociación de la materia

Medida de la corriente o impulso de voltaje

Medida de la intensidad de la luz

Medida de alteraciones en la constitución


Estos efectos son la base de funcionamiento de los

DETECTORES: cuentan las partículas y fotones.

ESPECTRÓMETROS: cuentan y miden la energía de la radiación.

DETECTORES

FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA DETECCIÓN


MODOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO

1.MODO DE IMPULSO

Se registran individualmente todos los sucesos que son detectados. Es imprescindible para hacer espectrometría de la radiación (medida de su espectro de energías), lo que se hace a partir de la ALTURA DE LOS IMPULSOS eléctricos generados en el sistema de medida

2.MODO DE CORRIENTE.

Al medir la corriente producida en el detector, se obtienen promedios temporales, pero no se obtiene información individual de los sucesos que han interaccionado


EFICIENCIA DE DETECCIÓN

nº de sucesos detectados nº de sucesos ocurridos

0

N

N

Eficiencia absoluta:

nº impulsos registrados

nº de partículas o fotones emitidosabs

Eficiencia intrínseca:

nº impulsos registrados

nº de partículas o fotones que llegan al detectori


RESOLUCIÓN EN ENERGÍA

La resolución en energía es la capacidad de discernir completamente dos líneas espectrales.

Anchura a mitad de altura de una línea prefijada en energía dividida por la

energía del centroide de la línea

0E

FWHMR


TIEMPO DE RESOLUCIÓN

n: tasa real de eventos

m: tasa de impulsos registrados

Se debe a las características del detector y a la electrónica asociada.

Tiempo mínimo entre dos eventos para que ambos sean registrados

separadamente.

Tiempo de resoluciónm

mn

1


2. DETECTORES DE IONIZACIÓN GASEOSA


DETECTORES DE IONIZACIÓN GASEOSA

++

-Cátodo (-)

Ánodo (+)

Gas

Radiación

-+

Señal de salida

La radiación incidente IONIZA el gas. Las cargas creadas son dirigidas a los electrodos generando una señal de corriente.

Tensión aplicada


Cámara de

ionización

Contador proporcion

al

Detector Geiger

DETECTORES DE IONIZACIÓN GASEOSA


CÁMARAS DE IONIZACIÓN

La tensión aplicada posibilita la captación de toda la carga generada en el gas por la radiación incidente.

Pueden ser

PLANAS: con electrodos plano-paralelos.

CILÍNDRICAS: cilindro hueco con pared exterior como cátodo y un hilo central como ánodo.

Detección X y gamma externas ε baja

Detección α y β fuentes internas ε cercana al 100%


CONTADOR PROPORCIONAL

Al aumentar la tensión se presenta el fenómeno de multiplicación de carga y el tamaño del impulso aumenta según el FACTOR DE MULTIPLICACIÓN GASEOSA.

Medida de bajas actividades en muestras ambientales Detección α y β internas Medida de gases radiactivos

-+

-+

-+

-+Ionización

primaria

Ionización secundaria

Radiación

GAS


CONTADOR GEIGER

Los impulsos resultantes alcanzan todos la misma amplitud independientemente de la ionización generada por la partícula.

Funciona sólo como CONTADOR

Detección gamma ε baja, función de la energía

Detección β ε próxima al 100%

Operación lenta Tiempo muerto = 50 – 300 μs


3. DETECTORES DE CENTELLEO


CRISTALES LUMINISCENTES

Las sustancias LUMINISCENTES pueden ser de composición química orgánica o inorgánica.

Sus características deben ser:

Rendimiento lumínico elevado

Transparente a la luz que emite

Contenido en sustancias activadoras que varían la longitud de onda para que el fotomultiplicador la detecte.

Espesor del cristal = alcance máximo de partículas


Convierte la luz generada por el cristal en un impulso de tensión medible.

EL FOTOMULTIPLICADOR

Consta de un FOTOCÁTODO (del que la luz arranca electrones) y una serie de etapas de amplificación formadas por DÍNODOS a potenciales crecientes.

La amplificación total puede ser muy grande, del orden de 107.


CENTELLEO EN FASE LÍQUIDA

Las moléculas del líquido centelleador absorben la energía de la radiación y se desexcitan emitiendo luz. El PMT detecta los fotones emitidos y la señal es tratada en la cadena electrónica.

Líquido centelleador + Muestra radiactiva


CENTELLEO EN FASE LÍQUIDA

Detección α y β eliminando la autoabsorción en las muestras.

ε ≈ 100%

Líquido centelleador

Disolvente: distribución homogénea de la muestra y transmisión de su energía al soluto.

Soluto: sustancia centelleadora.

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