Detección de radiación: métodos y ejemplos
Radiación
En abril de 1986, un químico que trabajaba en una planta de energía nuclear en Suecia pasó junto a un detector de radiación y lo activó. Pensó que podría haber detonado una bomba nuclear en algún lugar o que su planta de energía nuclear estaba liberando radiación. Una planta de energía nuclear estaba emitiendo radiación, pero no en Suecia. ¡Fue en Ucrania, que está a casi 1000 millas de distancia! La central nuclear de Chernobyl sufrió una fusión nuclear y la radiación se esparció a la atmósfera y se extendió por toda Europa. Afortunadamente, había detectores de radiación en toda Europa para exponer lo que sucedió en Chernobyl. Repasemos los diferentes tipos de métodos utilizados para detectar la radiación.
Detectores de radiacion
La radiación es el subproducto de la desintegración radiactiva. Un núcleo inestable de un átomo se descompone en otro elemento y emite radiación. Hay tres tipos principales de radiación: alfa, beta y gamma. La radiación alfa es esencialmente el núcleo de un átomo de helio que contiene dos protones y dos neutrones. La radiación beta es un electrón estándar o un electrón cargado positivamente. La radiación gamma es energía electromagnética de alta potencia. Estas variedades de radiación tienen diferentes capacidades para ionizar gas.
Ionizar un gas significa que a los átomos del gas se les eliminan electrones creando un átomo cargado llamado ion. De los tres tipos de radiación, la radiación alfa ioniza más los gases, la beta ocupa el segundo lugar en potencial ionizante y la gamma es débilmente ionizante. La capacidad de ionizar gases es la premisa de cómo funcionan los detectores de radiación.
Film fotográfico
En los días previos a las cámaras digitales, la película se usaba en las cámaras. La película fotográfica está recubierta con un material que es sensible a la luz, de modo que cuando la apertura de la cámara (la parte que se abre y se cierra para dejar entrar o bloquear la luz) se abre, la luz entra y expone la película. Luego, la película se revela utilizando varios productos químicos que muestran la imagen impresa en la película. Los tipos de radiación que discutimos también pueden exponer películas fotográficas, por lo que es un método para detectar radiación. La película fotográfica se oscurece cuando está en presencia de una fuente radiactiva.
Camara de Niebla
¿Alguna vez has visto a alguien sumergirse en una piscina? Un rastro de burbujas sigue su camino. Esta es una analogía de lo que sucede en una cámara de niebla, pero en lugar de que una persona se sumerja en una piscina, la radiación ingresa a una cámara de niebla generando un camino visible. Una cámara de niebla contiene aire sobresaturado con alcohol que genera una nube de gas. Cuando la radiación ionizante se mueve hacia la cámara de niebla, el gas en la cámara de niebla se ioniza y el vapor de agua se condensa alrededor de los gases ionizados. Esto deja un rastro, que es evidencia de que hay radiación en el área.
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Contador Geiger-Müller
Si alguna vez ha visto una película o un programa de televisión en el que la detección de radiación ha sido parte de una escena, probablemente se utilizó un contador Geiger-Müller para detectar la radiación. Algunos de estos dispositivos emiten un sonido de clic que se vuelve más intenso cuando detecta niveles más altos de radiación.
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Un tubo contiene un gas inerte como el argón. Cuando la radiación ingresa al tubo, ioniza el argón liberando electrones. Estos electrones se aceleran hacia un electrodo que está cargado positivamente debido a que está conectado a una batería. Estos electrones acelerados ionizan más gas, lo que libera más electrones. Mover electrones es una corriente eléctrica y la computadora lo convierte en un recuento, que indica la intensidad de la radiación en presencia de la máquina. También genera el sonido de clic.
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Contador de centelleo
Cuando la radiación ionizante entra en contacto con ciertos materiales, se emite luz visible. Un contador de centelleo contiene un fluido que emite una pequeña cantidad de luz cuando lo golpea la radiación ionizante. La máquina puede amplificar la luz mediante un fotomultiplicador. El detector de centelleo puede convertir estos destellos de luz en un pulso eléctrico, que se convierte en un recuento que indica la cantidad de radiación presente.
Resumen de la lección
La radiación es un subproducto de la desintegración radiactiva. Se produce cuando el núcleo de un átomo es inestable y se desintegra emitiendo radiación en forma de radiación alfa, beta y gamma.
- La radiación alfa es un núcleo de helio que contiene dos protones y dos neutrones.
- La radiación beta consta de dos tipos: electrones cargados negativamente y cargados positivamente.
- La radiación gamma es una onda electromagnética de alta energía.
Todas las formas de radiación ionizan el gas, lo que significa que la radiación elimina electrones del gas. Las partículas alfa tienen el efecto más ionizante y la radiación gamma tiene el efecto menos ionizante.
Hay cuatro formas básicas de detectar la radiación:
- La película fotográfica se oscurece cuando su material fotosensible se expone a la radiación.
- Las cámaras de nubes tienen aire sobresaturado con alcohol que se ioniza cuando la radiación pasa a través de ellas. Esto genera un rastro a través de la nube porque el vapor de agua se condensa alrededor del gas ionizado.
- Los contadores Geiger-Müller detectan los electrones que fueron despojados de los átomos del gas inerte en un tubo. Los electrones se mueven hacia un electrodo cargado positivamente. La máquina detecta esto y proporciona un recuento y, a veces, un sonido de clic que se vuelve más intenso con niveles más altos de radiación presentes.
- Los contadores de centelleo contienen un líquido que emite pequeñas cantidades de luz cuando las moléculas del líquido se ionizan por radiación. El dispositivo aumenta la luz y hace que parpadee, lo que indica la cantidad de radiación presente. También proporciona un recuento numérico de la radiación que detecta.