il Contatore Geiger Muller è lo strumento più diffuso per rilevare le radiazioni ionizzanti di tipo: Alfa, Beta e Gamma, di origine nucleare.
Il Funzionamento del contator Geiger è basato sul principio del tubo Geiger Muller che fu inventato nel 1913 da Hans Wilhelm Geiger e poi in seguito migliorato da Walther Müller.
ll Contatore Geiger utilizza il tubo rivelatore particelle: Geiger Muller, che ancora oggi è il sensore più utilizzato per la misura della radioattività: Alfa, Beta e Gamma. .
I Contatori Geiger Muller vengono costruiti con diversi parametri di efficienza, sensibilità e precisione con costi anche molto differenti. Però la loro funzione primaria è sempre la stessa, ovvero quella di contare il numero di particelle radioattive che li attraversano in un certo intervallo di tempo.
Per esempio i nostri contatori geiger della serie “Guardian Ray Smart 7317 e Minigeiger 7317 “, utilizzano esclusivamente tubi Geiger Muller di elevate prestazioni”.
Il Tubo Geiger funziona come una camera a deriva ionica.
Il Contatore Geiger funziona sul principio fisico del tubo Geiger Muller inteso come una camera a deriva ionica. il punto di lavoro viene intenzionalmente prefissato ad un valore relativamente elevato di tensione, che però risulta leggermente inferiore a quello che invece provocherebbe la totale ionizzazione del gas.
Perciò si sono predisposte le condizioni favorevoli affinché anche una ulteriore ionizzazione prodotta dal passaggio nel gas di radiazioni ionizzanti non debba più dipendere dall’energia rilasciata dalle stesse.
Come ne consegue che il campo elettrico risultante a cui è sottoposto il gas risulta allora così intenso che anche le ionizzazioni secondarie create dall’attraversamento delle particelle radioattive genereranno ulteriori ionizzazioni.
Questo fenomeno viene chiamato dalla fisica “moltiplicazione a valanga”, e si manifesta con un impulso elettrico risultante dovuto alla improvviso variazione di stato del gas che da perfetto isolante diviene per un breve istante un conduttore di cariche elettriche..
La miscela di gas contenuta nel tubo Geiger viene ionizzata applicando negli elettrodi della stessa sonda, una tensione elettrica abbastanza elevata da generarvi uno stato di pre-scarica.
Come conseguenza il livello di ionizzazione risulterà un poco al di sotto del valore critico che invece causerebbe la conduzione continua del suo gas interno con una scarica elettrica auto sostenuta.
D’altra parte se si verificano le opportune condizioni il gas contenuto nello stesso tubo Geiger potrà condurre la corrente elettrica solo per i brevissimi istanti, dal momento in cui viene investito dalle radiazioni ionizzanti.
Affinché la scarica nel gas una volata innescata possa spegnersi rapidissimamente, questo viene miscelato con alogeni e vapori di alcool che concorrono alla funzione di “quencing”.
Un elevato campo Elettrico è applicato al tubo geiger
La cosiddetta tensione di pre-polarizzazione non viene applicata direttamente al tubo geiger, ma viene interposta in serie una resistenza di valore ohmico molto elevato, dell’ordine di diversi megaohm.
Questo resistore in pratica serve per favorire la estinzione della scarica elettrica nel gas dopo che questo è stato attraversato da una particella ionizzante.
Nel tubo Geiger Muller perciò sono presenti due elettrodi, il catodo che risulta generalmente è collegato al polo negativo della batteria e quindi alla parete metallica o metallizzata del tubo.
Invece l’anodo è un collettore centrale, elettricamente isolato dalla parete del tubo a sottoposto aduna tensione continua positiva dell’ordine dei 400 – 800V.
D’altra parte il valore del voltaggio applicato necessario per raggiungere la zona di risposta lineare del tubo (Platou), dipende oltre che dalle caratteristiche dimensionali del tubo geiger anche dalle proprietà fisiche del gas.
Tale tensione deve assolutamente risultare di poco inferiore a quello che provocherebbe la continua conduzione, e conseguentemente la scarica elettrica nel gas per effetto valanga.
Quindi il campo elettrico così generato all’interno del dispositivo di rivelazione risulta così “pronto” ad innescare una scarica a valanga di corrente elettrica appena si forma anche una sola coppia di ioni nel gas per effetto delle radiazioni che lo investono.
La sensibilità effettiva, dipende direttamente oltre che dal voltaggio applicato, anche dalle dimensioni, infatti più il tubo è grande, più è grande la superficie attiva in grado di ricevere e quindi di conteggiare le radiazioni ionizzanti con una maggiore costanza.
Ogni volta che una particella carica di energia attraversa e ionizza il gas presente nel tubo geiger muller,come conseguenza si innesca per alcuni microsecondi una micro scarica elettrica che fa scorrere una piccola corrente tra i due terminali di alimentazione.
La tensione di alimentazione viene applicata con la interposizione di una resistenza di elevato valore in serie al circuito di alimentazione del sensore.
Dunque accade accade che tra i terminali del tubo geiger per effetto della caduta di tensione dovuta alla scarica elettrica nel gas si viene a generare un impulso negativo avente una ampiezza di circa 5/10 volts con una durata ( di circa 50 /100 microsecondi).
La ionizzazione delle molecole del gas prodotta da una eventuale particella ionizzante che lo attraversasse si andrebbe a sommare al già rilevante campo elettrico associato alla elevata differenza di potenziale applicata sui terminali del tubo contatore geiger
L’impulso risultante non dipende dall’energia ceduta dalla particella impattante, e quindi dal numero delle coppie di ioni prodotti.
Infatti, quando questa attraversa il tubo contatore e colpisce il gas, una delle molecole di questo si ionizza, creando una coppia ione-elettrone. Ma in questi dispositivi la carica raccolta è indipendente dalla ionizzazione primaria.
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