geiger-mÃ¼ller - caracterizaciÃ³n del plateau y la

Geiger-MüllerCaracterización del plateau y la eficiencia con fuentes emisoras β−

Javier Linares TorresJesús González Senent

Técnicas Experimentales II (Grupo B)

25 de abril de 2019

Javier Linares Torres Jesús González Senent Geiger-Müller 25 de abril de 2019 1 / 19

Índice

1 Objetivo

2 Introducción teórica

3 Resultados y Discusión


Índice

1 Objetivo




Objetivos de la práctica

Aprender el manejo del detector Geiger-Müller.Caracterizar el detector:

Obtener el plateau y determinar la tensión idónea de trabajo.Obtener la curva de eficiencia de recuento gracias a muestraradioactivas de actividad conocida.

Estimar la eficiencia individual a través de una muestra en equilibriosecular.


Índice

1 Objetivo




El contador GM

Fue introducido por Geiger y Müller en 1928.Se trata de un detector de ionización gaseosa.Es capaz de detectar partículas cargadas, radiación γ e inclusoneutrones.Su material activo es un gas neutro, mezcla de un gas noble y un5 − 10% de gas de “quenching”.


Regiones de operación de detectores gaseosos

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

103

106

109

1012

1015Cámara deionización

Contadorproporcional

RegiónGeiger-Müller

Part. β

Part. α

Voltaje aplicado (V)

Núm

ero

deio

nes

dete

ctad

os


Descarga Geiger

Segundasavalanchas poremisiones UV.Pérdida deproporcionalidad.Amplitud de laseñalindependiente dela energíadepositada.Los detectoresGM soncontadores noproporcionales.


Determinación de la eficiencia

Eficiencia

ε = εintεgeo =n − fA · I

donden y f son las tasas de conteo de muestra y fondo.A es la actividad.I es la intensidad relativa.


Montaje experimental


Índice

1 Objetivo




Determinación de la zona plateau

Fijamos una fuente radioactiva emisora β (En nuestro caso Tc-99) ymedimos conteos (30 seg) para diferentes voltajes.

400 600 800 1000 1200

0

2000

4000

6000

8000

Voltaje (V)

N

DatosAjuste lineal

Obtenemos una zona deplateau 700 V - 1000 V,con una pendiente relativapor cada 100 V de

mrel = 3.9 ± 0.6 %

G.F. KnollRadiation Detection andMeasurementWiley & Sons, Inc., 1979

y encontramos valores tí-picos de mrel ∼ 2 − 3%.


Pendiente del plateau

Distribución de altura de pulso diferencial ideales:

Hd

HV = 600V

H

dNdH

Hd

HV = 800V

H

dNdH

Sin embargo, existe una cola de baja amplitud

H

dNdH

Motivos:1 Bajada de E en los

extremos del tubo.2 Fallo en el mecanismo de

quenching.



Disponemos varias fuentes β para estimar la curva de eficiencia delcontador:

Isotopo Qβ(keV) T1/2

Cl-36∗ 708.6 3.01 · 105 y

C-14 156.5 5730 y

Tc-99 293.7 2.11 · 105 y

Pb-210 / Bi-210 63.5 / 1162.1 22.3 y / 5.01 d

Sr-90 / Y-90 546.0 / 2280.1 28.79 y / 64 h



Representamos eficiencia ε frente a Qβ para las cuatro primerasfuentes.Realizamos un ajuste del tipo ε = aQb

β + c.

200 400 600 800 1000 1200 1400

0

2

4

6

8

10

12Cl-36

Tc-99

Bi-210

C-14

Qβ(keV)

ε(%)

DatosAjuste ε = aQb

β + c

Obtenemos:a = −988 ± 3 keV−b

b = −0.86 ± 0.18c = 13.5 ± 0.2

Por lo tantoEnergía umbral:145 ± 4 keVSaturación: 13.5 ± 0.2%


Determinación de la eficienciaGracias al ajuste calculamos ε(2280 keV) y usando la eficiencia medidapara la muestra de Sr-90/Y-90, estimamos ε(546 keV)

εexp = ε(2280 keV) + ε(546 keV) = 20.6 ± 1.2%

0 500 1000 1500 2000 2500

0

2

4

6

8

10

12

14

Cl-36

Tc-99

Bi-210

C-14

Sr-90

Y-90

Qβ(keV)

ε(%)

DatosAjuste ε = aQb

β + c

ε(546 keV) = 8.4 ± 1.5%


Saturación y umbral de la eficiencia

Desintegración β

n −→ p + e− + νe Qβ = Te + Tνe

Obtenemos por lo tanto un espectro continuo:

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Qβ

210Bi

Te(MeV)

Inte

nsid

ad


Saturación y umbral de la eficiencia

Desintegración β−

n −→ p + e− + νe Qβ = Te− + Tνe

Obtenemos por lo tanto un espectro continuo:

Qβ

Eumbral

Te(MeV)

Inte

nsid

ad

Saturación

Qβ

Eumbral

Te(MeV)

Inte

nsid

ad

Umbral


Referencias

Krane, Kenneth S. and Halliday, David and othersIntroductory nuclear physics1987G.F. KnollRadiation Detection and MeasurementWiley & Sons, Inc., 1979

Wikipedia.Geiger Muller counter.https://en.wikipedia.org/wiki/Geiger_counter


https://en.wikipedia.org/wiki/Geiger_counter

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