Cose da sapere su contatori geiger e dosimetri

• Come funziona un contatore geiger con tubo di conteggio Geiger-Mueller?

• Differenza tra un contatore geiger e un dosimetro

• Campi di applicazione di contatori geiger e dosimetri

• Come viene misurata la radiazione con il contatore Geiger?

 

Come funziona un contatore geiger con tubo di conteggio Geiger-Mueller?

La forma più comune dei misuratori di radioattività è il tubo di conteggio Geiger-Willer, contatore geiger. Diversi rilevatori misurano diverse radiazioni

• Radiazione alfa
• Radiazione beta
• Radiazione gamma
• Radiazione a raggi X (radiazione X)

Il principio di funzionamento del tubo di conteggio è che in presenza di una radiazione radioattiva nel rilevatore si crea una tensione elettrica che può essere misurata:

1. Non appena una particella ionizzante entra nel tubo di conteggio Geiger-Mueller, si crea una reazione a catena che porta a una scarica di gas.
2. La particella divide gli elettroni dai nuclei atomici del gas nobile (solitamente argon o kripton) presenti nel contatore e questi, insieme a innumerevoli particelle secondarie, raggiungono l'anodo.
3. In questo modo si crea una tensione nel tubo di conteggio e il gas ionizzato diviene conduttivo per un breve periodo di tempo, il circuito si chiude e il contatore geiger segnala la radiazione. I molti ioni all'anodo causano uno squilibrio e allo stesso tempo schermano il catodo.
4. In questo modo la tensione nel tubo di conteggio diminuisce e infine il circuito viene interrotto.
5. Il tempo morto viene ora definito il tempo trascorso dopo questa scarica di gas, in cui il contatore non misura alcun segnale. Il tempo morto termina non appena la nube di ioni si è scaricata sul catodo. A seconda del tipo di contatore geiger, è di circa 0,1 - 0,3 millisecondi.

La nostra buona pratica: diversi modelli
di strumenti di misura per la radioattività combinano il rilevamento di più tipi di radiazioni radioattive. Spesso la potenza di dosaggio è leggibile direttamente su un display, per alcuni dispositivi può essere letta solo in un secondo momento utilizzando altri dispositivi e software di valutazione. I contatori di geiger sono solitamente dotati di una funzione di avviso: acustico, ottico o come vibrazione.

Gli altri modelli diversi dal tubo di conteggio Geiger-Muller misurano la radiazione radioattiva secondo lo stesso principio. La camera di ionizzazione e il tubo di conteggio proporzionale sono anche tubi di conteggio. Anche loro sono riempiti con un gas di conteggio per convertire la reazione degli ioni dalla radiazione in effetti elettrici misurabili. La camera di ionizzazione e il tubo di conteggio proporzionale funzionano con tensioni inferiori rispetto al tubo di conteggio Geiger-Muller, in questo modo non si verifica una scarica costante del gas con conseguente tempo morto.

 

Differenza tra un contatore geiger e un dosimetro

I contatori Geiger sono spesso progettati come semplici strumenti di misurazione della potenza di dosaggio. A volte un dosimetro è integrato direttamente, in quanto questa funzione aggiuntiva può essere realizzata in modo semplice dal punto di vista tecnico.

• I contatori Geiger (misuratori di potenza della dose) misurano la dose di radiazioni corrente. Da un lato, è possibile rilevare se sono presenti radiazioni radioattive e dall'altro, l'esposizione alle radiazioni si verifica immediatamente.
• I dosimetri sommno la dose di radiazioni nel tempo. In questo modo è possibile determinare l'esposizione cumulativa alle radiazioni da influenze radioattive. I dosimetri vengono utilizzati nella protezione dalle radiazioni, in quanto possono controllare il rispetto dei valori limite per periodi di tempo più lunghi. I dosimetri sono spesso utilizzati come dosimetri personali mobili, che vengono costantemente indossati sul corpo da determinati gruppi di professionisti durante l'uso.

Attenzione: In Austria i termini dosimetro e misuratore di potenza della dose vengono utilizzati in modo intercambiabile nelle normative di taratura. Anche in termini di velocità, spesso non si distinguono in modo preciso tra dispositivi per la determinazione della dose di radiazioni radioattive corrente e dispositivi per la misurazione della potenza di dosaggio per un lungo periodo di tempo.

 

Campi di applicazione di contatori geiger e dosimetri

Gli strumenti di misura per la radioattività vengono utilizzati in molti settori. Noto è l'impiego in radiologia e medicina nucleare, ma anche nel trattamento del cancro, tramite dosimetro, il trattamento dei tumori viene monitorato per fornire al paziente una dose ottimale.

Squadre di protezione civile come i vigili del fuoco e i militari sono dotati di contatori geiger per poter agire in base alle misurazioni in caso di interventi ABC, In caso di pericoli nucleari, biologici e chimici. Inoltre, gli archeologi, i geologi e gli scienziati d'arte utilizzano strumenti di misura della radioattività sconosciuti con funzione di avviso e processi a diodi di trasmissione per l'analisi dei dati. Anche nel settore minerario sono presenti sostanze radioattive che vengono rilevate con l'aiuto di contatori geiger.

Per i privati, l'acquisto di contatori e dosimetri semplici è possibile senza complicazioni. Viene sempre più spesso utilizzato in regioni che sono notoriamente soggette a un'esposizione eccezionale alle influenze ambientali radioattive a seguito di disastri nucleari come Chernobyl o Fukushima, o che si trovano nelle vicinanze di una centrale nucleare ancora attiva.

 

Come viene misurata la radiazione con il contatore Geiger?

Come si genera la radiazione radioattiva?

Nello stato neutro, gli atomi e le molecole hanno gli stessi elettroni dei protoni. Tuttavia, se sono presenti più protoni o elettroni, la particella ha una carica elettrica ed è chiamata ioni. A causa di queste particelle casuali e instabili, la radiazione atomica viene anche definita radiazione ionizzante.

La radiazione radioattiva si verifica quando un nucleo atomico si rompe. Ciò può avvenire in modo naturale o attraverso una divisione atomica mirata. In caso di divisione, vengono emesse radiazioni alfa, beta e gamma. Sarebbe scientificamente corretto parlare di conversione, in quanto si creano nuove sostanze in caso di decadimento del nucleo. Queste sostanze esposte sono radioattive, non la radiazione in quanto tale. Così, ciò che i media amano chiamare "radiazione atomica" è la radiazione ionizzante delle sostanze radioattive.

Tipi di radiazioni e portata

I tipi di radiazioni ionizzanti includono le radiazioni alfa, beta, gamma e raggi X. Si differenziano per la loro composizione e portata. Mentre le radiazioni alfa e beta sono composte da particelle cariche, le radiazioni gamma e i raggi X sono composti da fotoni e quanti non carichi.

A proposito:La radiazione gamma e la radiazione X non differiscono nella loro composizione, ma nel modo in cui sono generate: La radiazione gammaè generata dareazioni nucleari, La radiazione Xradiazione da una variazione di velocità Gdi particelle cariche o da transizioni ad alta energia nel guscio dell'elettrone.

In molti paesi, i raggi X prendono il nome dal loro scopritore Wilhelm Conrad Röntgen, ma a livello internazionale, la lettera X per i raggi X si trova anche uguale a Raggi X, analogo al greco a, b, ɣ per gli altri tipi di radiazioni.

Portata dei tipi di radiazione:

• La radiazione alfa (radiazione a) ha una portata di pochi centimetri. Può essere già bloccato da un foglio di carta. Per questo motivo, i contatori di geiger devono essere indossati sopra gli indumenti per rilevare le radiazioni alfa.
• La radiazione beta (radiazione â) arriva a pochi metri di distanza. Può essere schermata da metalli, ad esempio alluminio.
• Le radiazioni gamma (radiazioni ɣ) e i raggi X (radiazioni X) hanno la portata più lunga, con particolare riguardo ai raggi X che influenzano tecnicamente la portata durante la produzione. Per la schermatura è utile uno spessore della parete di piombo o di cemento. Per questo motivo, il piombo è incorporato nei grembiuli di protezione dai raggi X e il personale lascia la stanza durante la registrazione.

 

Unità nel contatore Geiger

Becquerel (Bq) è l'unità di misura per la radioattività. 1 Bq è presente quando in un secondo 1 nucleo atomico si rompe. La radioattività naturale nei nostri alimenti è pari in media a 40 Becquerel per kg. Ciò significa che in 1 kg di cibo si decompongono in media 40 nuclei atomici al secondo.

Gray (Gy) indica invece la quantità di radiazioni ionizzanti assorbita da una massa. Si tratta di un valore obiettivo che deriva dalle unità SI Joule e Chilogrammi. L'unità Gray è la misura della dose di radiazioni assorbita dal tessuto. Con un'irradiazione di tutto il corpo di oltre sei Gy, le possibilità di sopravvivenza - anche con un trattamento ottimale - sono basse; a 15 Gy le possibilità di sopravvivenza sono pari a zero.

Sievert (SV) è l'unità di misura pesata per la dose di radiazioni. Caratterizza l'effetto delle radiazioni ionizzanti sulle persone. Questa dose tiene conto dei diversi effetti delle radiazioni e della diversa sensibilità alle radiazioni degli organi attraverso un fattore di ponderazione delle radiazioni. È quindi >1> la variabile più importante per la valutazione dei pericoli.

 

Valori limite per l'esposizione alle radiazioni

L'esposizione alle radiazioni normale è di circa due o quattro millisevert all'anno. La maggior parte di questi, 1,5 millisievert, si prendono durante gli esami radiografici.

Oltre alle radiazioni ionizzanti che si creano in una divisione atomica mirata, c'è sempre una radiazione radioattiva naturale da tutto ciò che ci circonda e dal terreno, dove, ad esempio, i minerali contribuiscono alla radiazione. Questi valori non sono pericolosi per l'uomo.

Anche in caso di carichi medi di radiazioni, l'effetto nocivo per la salute della radioattività è solo secondario, ad esempio a causa dell'aumento dei casi di cancro e delle alterazioni del materiale genetico, che portano a malformazioni nella prole. A partire da 250 millisievert, la presenza di casi di cancro e difetti genici nei neonati è molto probabile. Durante la gestazione, le radiazioni a partire da 100 millisievert sono critiche.

Con una dose di circa 1 sievert si verifica una grave malattia , che nella forma delicata è associata a febbre, diarree e nausea e, nel peggiore dei casi, provoca la morte a causa di un'indisposizione di organi multipli.