Come funziona il contatore Geiger?

Il suono di un contatore Geiger è spesso associato alle armi nucleari e a Fallout. Sebbene sia utile in queste situazioni, viene anche utilizzato ogni giorno per il rilevamento e il controllo di scorie nucleari, sottoprodotti e esposizione in centrali nucleari, ospedali e persino miniere.

Questi dispositivi geniali permettono a chiunque di rilevare le radiazioni potenzialmente dannose attorno a loro, usando il potere degli elettroni e la degradazione degli atomi radioattivi instabili.

Il rilevatore è la parte principale del contatore Geiger. È responsabile per catturare, rilevare e quindi segnalare che una particella radioattiva, nota come isotopo radioattivo, è passata attraverso il rilevatore.

I contatori Geiger sono spesso utilizzati nell’industria nucleare per monitorare i livelli di radiazioni emesse dai materiali radioattivi nei reattori e nei generatori di energia, nonché dai medici che lavorano intorno a macchinari per RM, TC e raggi X

Per capire come funziona, dobbiamo prima sapere quali sono le radiazioni ionizzanti radioattive, perché vale la pena rilevarle e cosa produce il caratteristico suono del clic.

Gli atomi sono uno dei mattoni fondamentali della materia nell’universo.

Ogni elemento è costituito da atomi con il proprio numero di particelle subatomiche. L’idrogeno è l’atomo più semplice, con un solo protone caricato positivamente e un elettrone caricato negativamente. Non avendo neutroni neutri è estremamente stabile, essendo utilizzato oggi in un’ampia varietà di applicazioni.

L’uranio, d’altra parte, ha 92 protoni, 92 elettroni e 146 neutroni. Ciò lo rende molto più pesante e molto più instabile, con una rottura molto lenta in elementi più piccoli e più stabili.

Quando si rompe, rilascia energia e piccole particelle. Questi sottoprodotti dell’abbattimento dell’atomo hanno la capacità di far cadere gli elettroni dagli altri atomi vicini, e quindi sono noti come radiazioni ionizzanti. Ricorda questo punto poiché è fondamentale capire come funziona il contatore Geiger.

Le radiazioni sono disponibili in tre tipi principali: alfa, beta e gamma.

Le particelle alfa sono lente e non possono viaggiare più di qualche centimetro.

Le particelle beta sono in grado di viaggiare ulteriormente. La radiazione gamma (non una particella, ma un’onda di energia) può percorrere lunghe distanze e penetrare molti metri di cemento solido. È il tipo più pericoloso di radiazioni ionizzanti in quanto può penetrare nel corpo, causando danni enormi agli atomi all’interno delle nostre cellule.

Ecco perché un contatore Geiger di solito è sintonizzato per rilevare meglio le particelle beta e le radiazioni gamma in quanto hanno il maggior potenziale di causare danni al nostro corpo.

Uno schema di un semplice sistema contatore Geiger.

Al suo livello più semplice, il rivelatore è un tubo cavo metallico che contiene un gas inerte con un filo conduttore che scorre dritto attraverso il suo centro. Il cavo riceve una carica positiva da una batteria.

Quando un atomo radioattivo si rompe, le particelle e l’energia che spara mandano via elettroni di miliardi di atomi vicini. Questi elettroni liberi potrebbero avere una piccola quantità di carica, ma se combinati hanno una potenza sufficiente a causare un breve impulso elettrico se ne danno l’opportunità.

L’opportunità, in questo caso, è attraverso il filo conduttore che, essendo caricato positivamente, attrae gli elettroni caricati negativamente.

Ogni volta che un atomo radioattivo si rompe, abbattendo elettroni vicini, questo accumula abbastanza carica per creare un impulso e quindi un “clic” sul rilevatore. Ogni clic indica che un singolo atomo è decaduto, quindi più clic significa più atomi e quindi più radiazioni.

Un livello normale di clic è circa 50 volte al minuto. Tuttavia, nel cuore di un sito di test per bombe nucleari questo può aumentare fino a più di 50 volte al secondo!

Il resto del corpo del contatore Geiger ospita il quadrante che indica il livello di radiazione, un altoparlante per trasmettere i clic e la batteria.