O assunto deste post é o contador Geiger-Müller. Um instrumento inventado em 1908, que identifica objetos radioativos e mede o nível de radiação ionizante.
A estrutura
O sensor é um tubo feito de material condutor, o cátodo. O ânodo é um eletrodo feito de tungstênio que fica dentro do tubo. Ambos estão ligados a uma fonte de alta tensão e a um resistor em paralelo com um amplificador e contador digital. No lado oposto do eletrodo, há uma fina camada de mica, chamada de janela, por onde entra a radiação ionizante para dentro do tubo.
Dentro do tubo do contador Geiger-Müller
Dentro do tubo há um gás inerte a baixa pressão, cuja composição geralmente é de 90% argônio e 10% etanol ou gás halógeno. Em condições normais, o argônio é isolante, porém, quando partículas alfa (α), beta (β) e gama (γ) entram no tubo, os átomos de argônio são ionizados, pois perdem elétrons ao interagirem com as partículas ionizantes. Os elétrons são atraídos pelo ânodo e os íons pelo catodo, devido ao campo elétrico criado pela fonte de alta tensão. Consequentemente, pulsos de corrente elétrica são produzidos.
Avalanche de Townsend
Quando o elétron se separa do átomo devido à partícula ionizante, o campo elétrico entre os eletrodos acelera os elétrons para colidir com outros átomos, produzindo mais íons e elétrons livres, que colidirão com mais átomos. Criando as avalanches ou descargas de Townsend em direção ao eletrodo ânodo.
Por quê o gás tem 10% de etanol? Para impedir oscilações e um aumento descontrolado de cargas elétricas e, evitar a descarga contínua. Pois a avalanche deve parar quando não houver partículas incidentes. O potencial de ionização neste gás é menor e quando um elétron ou íon interage com uma molécula deste gás, ele é absorvido ou tem sua velocidade reduzida. As moléculas do gás orgânico são quebradas em íons, mas elétrons não são emitidos.
Limitações do contador Geiger-Müller
- Não consegue diferenciar as partículas ionizantes.
- Não consegue medir altas taxas de radiação devido a um “tempo morto”, o tempo que leva para se recuperar de pulsos de corrente induzidos por avalanches de Townsend.
Algumas curiosidades
- Hans Geiger trabalhava com Ernest Rutherford, o físico que descobriu o núcleo atômico, quando inventou o contador. Porém, só detectava partículas alfa. Em 1928, Geiger e Müller aprimoraram o instrumento para detectar as outras partículas.
- O contador Geiger-Müller já foi usado para estudar os raios cósmicos.
- Para detectar nêutrons, que não possuem carga elétrica, o gás deve ser hélio-3 ou trifluoreto de boro (BF_{3}), ou a parede interna do tubo deve ser revestida com boro.
