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Questions and Answers

¿Qué sucede en la región I de un detector Geiger cuando el voltaje es bajo?

  • La velocidad de iones y electrones es alta.
  • No hay producción de impulsos eléctricos.
  • Se recogen todos los iones producidos.
  • Parte de los electrones se recombinan. (correct)

    • ¿Cuál es la relación entre la carga recolectada y la energía dejada por una partícula en el detector Geiger?

  • Es independiente del voltaje entre electrodos.
  • Solo depende del tipo de radiación detectada.
  • Es proporcional al número de electrones primarios generados. (correct)
  • Siempre es igual a la energía de la partícula.

    • ¿Qué ocurre con los electrones resultantes de la ionización en un detector Geiger cuando se aplica un alto voltaje?

  • No generan ningún impulso eléctrico adicional.
  • Son acelerados, produciendo nuevas ionizaciones. (correct)
  • Se pierden sin producir más ionizaciones.
  • Se recombinan totalmente antes de alcanzar los electrodos.

    • En el detector Geiger, ¿cómo se denomina la región donde se recogen todos los iones producidos?

    <p>Cámara de ionización.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué define la región III en un detector Geiger?

    <p>La mayor recolección de carga a mayor voltaje.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede cuando se supera un cierto voltaje en el detector Geiger?

    <p>La cantidad de carga recolectada se vuelve independiente del voltaje.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una consecuencia de que los electrones colisionen con los átomos del gas en el detector Geiger?

    <p>Se producen ionizaciones y estados excitados.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se asemeja la propagación de un fuego en un bosque al funcionamiento del detector Geiger?

    <p>La propagación del fuego depende de las dimensiones del área.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué puede causar la emisión de fotones UV tras las colisiones de electrones con átomos del gas?

    <p>El descenso de electrones a niveles de energía inferiores.</p> Signup and view all the answers

    Una vez producido el impulso eléctrico en el detector Geiger, ¿qué ocurre con los iones positivos restantes?

    <p>Pueden generar nuevos impulsos eléctricos al colisionar con el cátodo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué debe hacerse para encender el contador en la práctica?

    <p>Bajar el interruptor de palanca B.T.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo debe ajustarse la alta tensión en el contador?

    <p>A 600 V.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre la amplitud del impulso y la tensión aplicada?

    <p>La amplitud del impulso aumenta con la tensión aplicada.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué factores no afectan la amplitud del impulso según el contenido?

    <p>La cantidad de ionización primaria</p> Signup and view all the answers

    Al contar los impulsos, ¿qué debe hacerse con el selector de escala?

    <p>Cambiarlo regularmente para evitar atascos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con las partículas que llegan al detector?

    <p>Algunas no interaccionan y escapan a la detección.</p> Signup and view all the answers

    ¿Con qué materiales se deben trabajar para las pruebas de contaje?

    <p>Fuentes beta con energía diferente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una característica del Geiger y su relación con la espectroscopía?

    <p>La amplitud del impulso del Geiger no depende de la energía de la fuente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué precaución se debe tener al manipular el detector?

    <p>No tocar la delgada ventana del detector.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre al ajustar la base de tiempo del osciloscopio?

    <p>Crea un tren de impulsos próximos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto de las moléculas del gas extintor al colisionar con los iones positivos en el detector Geiger?

    <p>Neutralizar los iones donándoles uno de sus electrones.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con el detector Geiger cuando el gas extintor se agota?

    <p>Continúa produciendo impulsos aunque se aleje la fuente radiactiva.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función del blindaje en las fuentes radiactivas beta (FB)?

    <p>Permitir que la radiación beta atraviese el blindaje fino de aluminio.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de radiación es completamente absorbida por el encapsulado de las fuentes FG?

    <p>Radiación beta.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué condición se establece para evitar la generación de impulsos innecesarios en el detector Geiger?

    <p>Evitar dejar la fuente radiactiva próxima al detector cuando no se está midiendo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto tiene el aumento de voltaje en la región III de un detector Geiger?

    <p>Incrementa la cantidad de electrones secundarios producidos.</p> Signup and view all the answers

    En la operación de un detector Geiger, ¿qué ocurre en la región II?

    <p>Se alcanza un voltaje que permite recolectar todos los iones producidos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué significa que la carga recolectada sea proporcional al número de electrones primarios?

    <p>Cada electrón primario genera un número fijo de electrones secundarios.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los electrones resultantes de la ionización es correcta?

    <p>La ionización secundaria se produce a medida que los electrones se dirigen al alambre central.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué implica el comportamiento de los electrones en la cercanía del alambre central en un detector Geiger?

    <p>El campo eléctrico se vuelve más fuerte, promoviendo más ionización.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente el efecto de la alta tensión en el impulso del detector Geiger?

    <p>La amplitud del impulso aumenta con la alta tensión aplicada.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede cuando se utiliza una fuente de beta con energía máxima mayor en comparación con otra de menor energía en el detector Geiger?

    <p>La amplitud del impulso no varía, independientemente de la energía de la fuente.</p> Signup and view all the answers

    En el contexto del funcionamiento del detector Geiger, ¿cuál es un factor crítico que se debe considerar al colocar las fuentes frente al detector?

    <p>Las fuentes deben alejarse lo suficiente para evitar dañar el detector.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una de las razones por las que algunas partículas no son contabilizadas por el detector Geiger?

    <p>Algunas partículas escapan sin interactuar.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se debe hacer al ajustar el selector de escala en el contador Geiger?

    <p>Comenzar con una escala y cambiar solo si es necesario.</p> Signup and view all the answers

    Al utilizar dos fuentes de beta en la práctica, ¿cuál es el aspecto a observar en los impulsos generados?

    <p>La amplitud del impulso variará significativamente entre las dos fuentes.</p> Signup and view all the answers

    Si se mantiene la tensión en 600 V, ¿cuál es el resultado esperado al usar fuentes beta con energías máximas diferentes?

    <p>La fuente de mayor energía generará impulsos significativamente más grandes.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es uno de los peligros al manipular el detector Geiger que se debe tener en cuenta?

    <p>El contacto con la ventana del detector puede dañarla.</p> Signup and view all the answers

    En el contexto de la práctica de contaje, ¿qué se debe evitar al trabajar con el contador mecánico?

    <p>Establecer múltiples selectores de escala simultáneamente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Por qué se recomienda ajustar la base de tiempo del osciloscopio al observar los impulsos del detector Geiger?

    <p>Permite un mayor número de impulsos simultáneos para una mejor visualización.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se calcula la eficiencia del detector en porcentajes?

    <p>La eficiencia se calcula como el cociente entre las cuentas obtenidas y las partículas que llegan, multiplicado por 100.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la fórmula de la actividad en función del tiempo según la ley exponencial de desintegración?

    <p>La fórmula es $A(t) = A(0) exp(-\lambda t)$.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el término 'n' en el contexto de la desintegración del 36Cl?

    <p>'n' representa el número promedio de partículas emitidas por desintegración, siendo 0.98 para el 36Cl.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué elementos se consideran al calcular la fracción de partículas que llega al detector?

    <p>Se considera la relación entre las áreas del casquete esférico y la esfera que representa el espacio de emisión de partículas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué valor tiene 1 µCi en términos de desintegraciones por segundo?

    <p>1 µCi equivale a $3.7 \times 10^4$ desintegraciones por segundo.</p> Signup and view all the answers

    Describe brevemente el proceso de desintegración beta negativa.

    <p>En la desintegración beta negativa, un neutrón se transforma en un protón, emitiendo un electrón y un antineutrino.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con la energía de los electrones y positrones emitidos en una desintegración beta?

    <p>La energía total disponible se reparte entre los electrones o positrones y el neutrino o antineutrino, resultando en diferentes energías cinéticas.</p> Signup and view all the answers

    Explica el proceso de captura electrónica y su efecto en el núcleo.

    <p>En la captura electrónica, un electrón del exterior es absorbido por el núcleo, transformando un protón en un neutrón y emitiendo un fotón de rayos X.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se calcula el número total de impulsos en un contador Geiger según el texto?

    <p>Se calcula multiplicando el contador mecánico por 2 y por el selector de escala, además de sumar las lamparillas encendidas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué implicaciones tiene un selector de escala bajo en el contador Geiger?

    <p>Si el selector de escala es muy bajo, puede provocar que el contador mecánico se atasque, resultando en un número de cuentas erróneamente bajo.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Detector Geiger-Müller

    • Los detectores Geiger-Müller son tubos cilíndricos metálicos rellenos de gas que detectan la radiación al ionizar los átomos y moléculas del gas.
    • Un alto voltaje aplicado al alambre central atrae los electrones liberados, mientras que los iones positivos se dirigen al cilindro externo.
    • La carga recolectada en los electrodos genera un impulso eléctrico cuya amplitud depende del voltaje aplicado.
    • En la región de ionización, se recogen todos los iones producidos por la radiación.
    • En la región proporcional, la carga recolectada es proporcional al número de electrones primarios.
    • En la región Geiger-Müller, se pierde la proporcionalidad debido a la multiplicación electrónica, donde la carga recolectada se independiza del número inicial de electrones primarios.
    • La cantidad de carga necesaria para apantallar el campo eléctrico en el tubo determina la amplitud del impulso, lo que la independiza de la energía inicial de la radiación.
    • La multiplicación electrónica se produce por las colisiones de electrones con los átomos del gas, lo que genera ionizaciones y fotones UV que propagan la avalancha de electrones.
    • Los iones positivos que se dirigen al cátodo pueden generar impulsos eléctricos falsos, por lo que se utiliza un gas extintor para evitar este efecto.

    Prueba de Conteo

    • Se usa un detector Geiger-Müller para contar los impulsos eléctricos producidos por la radiación beta.
    • La tensión aplicada al detector se ajusta a 600 V.
    • La eficiencia de conteo es el porcentaje de partículas detectadas entre las que llegan al detector.
    • Se utiliza la actividad de las fuentes radioactivas, medida en microcurios (µCi), para calcular el número de partículas emitidas por la fuente.
    • La fracción de partículas que alcanza el detector se calcula considerando la distancia entre la fuente y el detector así como el área de la ventana del detector.
    • La eficiencia del detector se calcula dividiendo el número de cuentas obtenidas entre el número de partículas que llegan al detector y multiplicando por 100.
    • El alcance máximo de las partículas beta se define como la distancia a la que la eficiencia del detector se vuelve constante.
    • Se utiliza una fórmula semiempírica para calcular la energía máxima de las partículas beta a partir del alcance máximo en aluminio.
    • El alcance máximo se puede obtener experimentalmente utilizando diferentes espesores de aluminio y midiendo la eficiencia del detector.

    Simulación de Trayectorias

    • El programa CASINO se utiliza para simular trayectorias de electrones monoenergéticos en diferentes materiales.
    • El programa calcula las probabilidades de interacción en función de la energía mediante algoritmos de Monte Carlo.
    • Se establece la energía y el material de la simulación, incluyendo la composición química y la densidad del material.
    • La simulación muestra los recorridos libres medios de los electrones en el material, así como la presencia de electrones retrodispersados.

    Práctica 4: Medidas de radiación beta y gamma con detector Geiger

    • La práctica se centra en el uso del detector Geiger para medir la radiación beta y gamma.
    • Los impulsos eléctricos del detector Geiger son proporcionales a la carga recolectada en los electrodos.
    • La eficiencia de contaje se refiere al porcentaje de partículas que realmente se detectan.
    • El alcance máximo de las partículas beta es la distancia máxima que pueden recorrer antes de ser detenidas por un material.
    • Se utiliza la fuente radiactiva Cl-36 para determinar el alcance máximo en aluminio.

    Detectores Gaseosos de Impulsos

    • El detector Geiger es un tubo cilíndrico metálico lleno de gas, con un alambre central.
    • La radiación que entra al tubo ioniza los átomos del gas.
    • Se aplica un alto voltaje entre el alambre y el cilindro, lo que acelera los electrones hacia el alambre y los iones hacia el cilindro.
    • La carga recolectada depende del voltaje aplicado, y este proceso se divide en regiones:
      • Región I: Voltaje bajo, parte de la carga se recombina.
      • Región II: Cámara de ionización, se recolecta toda la carga inicial.
      • Región III: Proporcional, la carga aumenta por la multiplicación electrónica.
      • Región IV: Geiger-Müller, se produce una avalancha de electrones.
    • Se utiliza un gas extintor para detener la avalancha electrónica y mejorar la vida útil del detector.
    • La vida útil del detector está limitada por el consumo del gas extintor.

    Equipo

    • El equipo incluye un detector Geiger, una fuente radiactiva, un castillete de plomo, absorbentes de aluminio y plomo, un contador de impulsos y un osciloscopio.
    • Se utilizan fuentes beta (FB) y gamma (FG) encapsuladas en materiales que absorben selectivamente la radiación.
    • El castillete de plomo protege al usuario de la radiación y permite la colocación de diferentes materiales absorbentes.

    Prueba de Conteo

    • Se debe encender el contador y ajustar la alta tensión.
    • Las fuentes radiactivas se colocan cerca del detector, pero nunca pegadas.
    • El selector de escala permite ajustar la sensibilidad del contador.
    • Se deben utilizar las fuentes beta FB3 y FB1 para observar los impulsos en el osciloscopio.

    Observaciones

    • La amplitud del impulso aumenta con la tensión aplicada al detector.
    • La amplitud del impulso no depende de la energía de la fuente radiactiva.
    • El detector Geiger solo detecta la presencia de radiación, no su energía (que es la base de la espectroscopía).

    Eficiencia de Conteo

    • No todas las partículas que llegan al detector se detectan.
    • Se debe corregir la actividad de la fuente por la fecha actual.
    • El número medio de fotones gamma por desintegración se calcula multiplicando el número de fotones en cada desintegración por la probabilidad de cada tipo de desintegración.

    Determinación del Alcance Máximo

    • Se utiliza la fuente radiactiva de Cl-36 para determinar el alcance máximo de las partículas beta en aluminio.
    • Se interponen láminas de aluminio de diferente grosor entre la fuente y el detector.
    • La función del número de cuentas en función del espesor másico de aluminio muestra un decaimiento exponencial.
    • El alcance máximo se define como el espesor másico mínimo que detiene todas las partículas beta.

    Simulación

    • La simulación de las trayectorias de electrones monoenergéticos permite comparar el alcance medido experimentalmente con el teórico.
    • El valor experimental del alcance máximo debe ser menor que el simulado debido a la distribución de energía de las partículas beta.

    Cuestión Adicional

    • Se plantea un cálculo hipotético para estimar la vida útil del detector en función del consumo de etanol (gas extintor).
    • Se utiliza la ecuación de los gases perfectos para determinar la cantidad de alcohol consumido por cada cuenta registrada.
    • Este cálculo se utiliza para estimar el tiempo que se necesita para reemplazar el tubo del detector.

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    Práctica 4: Medidas de radiación beta y gamma con detector Geiger (PDF)

    Description

    Este cuestionario explora el funcionamiento de los detectores Geiger-Müller, los cuales son instrumentos clave en la detección de radiación. Se abarcan temas como la ionización de gases, las regiones de operación del detector y la relación entre carga recolectada y radiación. Ideal para estudiantes de física que deseen profundizar en este tema.

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