il contatore Geiger e Müller

Il contatore Geiger, inventato nel 1913 da Hans Wilhelm Geiger e perfezionato nel 1928 con Walther Müller, è uno strumento di misura delle radiazioni ionizzanti, in particolare le radiazioni risultanti da decadimenti di tipo Alpha, Beta e Gamma. In alcuni paesi come il Giappone, il contatore Geiger è uno strumento comunemente usato, tant’è che alcuni ristoranti e supermercati lo mettono a disposizione dei clienti per verificare la sicurezza degli alimenti.

Crediti: Reccom Magazine

Contatore Geiger: come si fa

Il contatore Geiger ha una struttura abbastanza semplice. Fondamentalmente è un file tubo metallico che funge da catodo, al cui interno circola un gas inerte ea bassa pressione (~ 0,1 atm), con una piccola parte (~ 10%) di vapore organico o gas alogeno. Questi gas – elio, neon, argon … – hanno la proprietà di essere dielettricie hanno un’elevata energia di ionizzazione. Nei contatori Geiger che possono rilevare diversi tipi di radiazioni, il tubo è chiuso ad entrambe le estremità, ma ha una finestra di mica (K e silicato di Al).

Schema di un semplice contatore Geiger. Crediti: Wikipedia
Schema di un semplice contatore Geiger. Crediti: Wikipedia

All’interno del tubo sono presenti elettrodi, con una differenza di potenziale di poche centinaia di volt, con a tuttavia nessuna corrente. Poi c’è un file filo di tungsteno, coibentato, teso lungo l’asse del tubo. Il filo, che del sistema rappresenta l’anodo, viene mantenuto a un potenziale positivo appena al di sotto del potenziale di carica. L’anodo e il catodo sono collegati esternamente a a circuito che funge da amplificatore e regolare a contatore impulsi elettrici.

Contatore Geiger, come funziona

Crediti contatore Geiger: contatori Geiger
Come funziona il contatore Geiger Crediti: contatori Geiger

Particelle cariche, penetrare nel tubo attraverso la finestra micae ionizzare alcune delle particelle gassose all’interno del tubo stesso. Da lì otteniamo cationi ed elettroni, che nel tubo, sono accelerati dal campo elettrico generato dagli elettrodi, e sono diretti rispettivamente verso il catodo e verso l’anodo. Gli ioni accelerati, a causa delle collisioni che incontrano, accumulano energia e ionizzano le particelle di gas rimanenti, creando un’enorme “massa” di cationi e anioni. Ciò causa a impulso elettrico breve ma intenso, che scorre da un elettrodo negativo a un elettrodo positivo, viene catturato e quantizzato dal circuito esterno.

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Il principio, la radiazione rilevata

Il contatore Geiger è in grado di rilevare alfa, beta, gamma e persino radiazioni radiazione fondamentalmente. Diamo un’occhiata a loro brevemente.

Contatore Geiger, radiazione misurabile Crediti: Radoninformati
Credito: Radoninformati

Particelle alfa sono caratterizzati da elevato potere ionizzante, elevata carica e densità positive, ma bassa capacità di penetrazione. Non sono quindi particolarmente pericolosi per la salute umana, a meno che non vengano introdotti meccanicamente nell’organismo, come nel caso dell’ingestione. In tali circostanze, la loro alta energia diventa molto pericolosa per i tessuti interni sensibili. Anche per questo motivo, in alcune parti del mondo è utile testare gli alimenti con un apposito contatore Geiger prima di ingerirli.

Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle
Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle

Particelle beta, oltre ad avere una carica negativa, sono abbastanza leggeri. Noi seguiamo capacità di penetrazione 10 volte maggiore dell’alfa, ma anche un potere ionizzante 10 volte inferiore allo stesso. Se ingeriti, possono causare gravi danni ai tessuti viventi. La loro rilevazione da parte del contatore Geiger dipende sia dallo spessore del tubo che dalla presenza o meno della finestra di mica.

Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle
Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle

La particella gamma è quello con la frequenza più alta e la lunghezza d’onda più corta. Lo spettro corrispondente è quello che include raggi X noti, luce visibile, infrarossi, onde radio, microonde ecc. Queste radiazioni hanno a capacità di penetrazione molto elevatainfatti, a meno che non siano protette da elementi di elevato peso atomico, sono in grado di passare attraverso qualsiasi tessuto o materiale. I raggi gamma sono anche componenti della cosiddetta radiazione cosmica. Questo viene emesso ad esempio dal Sole verso la Terra e da altri corpi celesti in generale. Tutti i contatori Geiger sono in grado di catturare e misurare le radiazioni gamma.

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Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle
Crediti: Stefania de Lucia, intervista ad Arjelle

Radiazione di fondo nel contatore Geiger

Come abbiamo detto, le radiazioni gamma si trovano naturalmente in natura. Le cause di questo radioattività naturale, sono le radiazioni cosmiche e il presenza di alcuni minerali nella crosta, che contengono elementi radioattivi come Torio e Uranio. Chiaramente, quando si vuole misurare l’emissione di particelle radioattive da un corpo, se si vuole fare una lettura accurata, questo valore di radiazione deve essere sottratto dal valore letto nel contatore Geiger. Queste radiazioni di fondo costituiscono il cosiddetto “il fondo conta“Dal bancone, e il loro valore varia a seconda della posizione geografica in cui ti trovi. comunque, il intervallo comune è compreso tra 0,041 μSv / ora e 0,081 μSv / h.

Come leggere la radioattività: i Sievert

Nel paragrafo precedente, abbiamo introdotto un intervallo di valutazione per la radiazione di fondo. Questo intervallo è espresso in Sievert. Il Sievert, Sv, è un’unità di misura speciale (SI), che esprime l’entità del danno da radiazioni all’uomo.

Credito: Wall Street International
Credito: Wall Street International

Ufficialmente, dose di esposizione assorbita equivalente. Anche il suo sottomultiplo è ampiamente utilizzato millisievert, mSv. Un uomo è esposto a 2,4 millisievert per tutta la vita, tranne in condizioni speciali. Secondo le autorità giapponesi, a Fukushima sono stati registrati valori di trenta millisievert al reattore n. 2, cento millisievert fino al reattore n. 4 e 400 millisievert fino al reattore n. 3.

Tolleranza alle radiazioni umane a Sievert

  • 100 mSv, rischio oncologico
  • 1000 mSv (1 Sv), contaminazione che richiede il ricovero in ospedale, possibili effetti a lungo termine
  • 2 Sv, emorragie, calvizie, malattia
  • 4 Sv / 7 giorni, 50% di possibilità di morte se non ricoverato in ospedale
  • 6 Sv è improbabile che sopravviva
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Contatore Geiger oggi

Contatore Geiger nel tempo. Credito: Inquinamento Italia
Contatore Geiger nel tempo.
Credito: Inquinamento Italia

Oggi, i contatori Geiger sono ancora ampiamente utilizzati ed è possibile acquistarli anche sui più famosi siti di e-commerce. Tuttavia, è necessario selezionare il contatore in base all’uso che ne verrà fatto. In realtà ci sono diverse versioni, con dettagli diversi. La precisione dipende dalle caratteristiche costruttive, quali la presenza e il tipo di isolamento all’interno del tubo, lo spessore del tubo, i gas utilizzati, ecc. I prezzi variano molto a seconda della precisione del tubo. ‘strumento, ma il case meglio conosciute come Radex e Gamma Scout offrono prodotti per tutti i budget e le esigenze. È anche possibile, per i più avvezzi, costruire un bancone Geiger artigianale utilizzando Arduino e alcuni semplici strumenti, ma ovviamente non otterrai uno strumento professionale.

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