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Il rilevamento e la
misurazione della radioattività
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Rapidi cenni normativi
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Strumenti
tecnici (professionali e semi-professionali)
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Dosimetri
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Contatori
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Caratteristiche dei contatore
Geiger
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Unità di misura
B2. Contatori
Strumenti tecnici (professionali e semi-professionali)
Esistono molti strumenti di diversa concezione e fattura che
sono in grado di rilevare e misurare la radioattività. I principi
di funzionamento riguardano essenzialmente gli effetti che la
radioattività provoca su alcune sostanze, come l'impressione di
emulsioni fotografiche, l'eccitamento di sostanze luminescenti e
la ionizzazione di gas, liquidi o cristalli al passaggio delle
radiazioni. Gli scopi principali di questi strumenti sono:
-
tenere sotto controllo la dose accumulata da ciascun individuo
-
rilevare e misurare i livelli di irradiazione o di
contaminazione radioattiva nell'ambiente, nelle cose e negli
individui
-
tenere costantemente sotto controllo i livelli di irradiazione o
di contaminazione nell'ambiente e nelle cose, con eventuale
registrazione dei dati rilevati
-
dare informazioni particolareggiate sul tipo di sorgente
radioattiva
2. Contatori
Sono gli strumenti adatti a rilevare e a misurare la
radioattività nell'ambiente, nelle cose e nelle persone. I
contatori sono sostanzialmente di due tipi: a scintillazione e
a ionizzazione. Quelli a scintillazione funzionano sul
principio della luminescenza prodotta dalle radiazioni che
urtano contro determinati composti minerali. Quelli a
ionizzazione funzionano sul principio della maggiore
conducibilità elettrica di un gas quando viene ionizzato al
passaggio delle radiazioni.
Contatore a scintillazione - Si tratta di uno strumento
la cui invenzione risale agli inizi del 1900 e che si basa sul
principio che le particelle alfa producono scintille quando
colpiscono alcuni composti minerali come, per esempio, il
solfuro di zinco. A ogni scintillazione, osservabile con un
microscopio (cioè un sistema di lenti all'interno del
contatore stesso), corrisponde l'urto di una particella sul
composto. Utilizzando altri materiali fluorescenti può
rilevare anche le radiazioni beta e gamma. Il contatore a
scintillazione è oggi normalmente costituito da un tubo
fotomoltiplicatore che converte le scintillazioni in impulsi
elettrici, facilmente amplificabili e visibili con semplici
voltmetri. Questo strumento è molto sensibile e può rilevare
qualsiasi tipo di radiazione. Oltre a permettere il conteggio,
può misurare l'energia delle particelle. Si tratta dunque di
uno strumento abbastanza completo, pratico e robusto;
sicuramente molto utile anche per scopi pratici.
Contatore a ionizzazione - Si basa sul principio che le
radiazioni ionizzanti provocano una maggiore conducibilità
elettrica nei gas da loro attraversati. È composto da un
cilindro conduttore al cui interno vi è un gas e un elettrodo
isolato dal resto dell'involucro. Tra il cilindro e
l'elettrodo è applicata una differenza di potenziale. Quando
una radiazione ionizzante attraversa il cilindro, il gas si
ionizza e gli ioni che si generano, col conseguente rilascio
di elettroni, procurano il passaggio della corrente elettrica
nel gas, alterando la differenza di potenziale esistente, che
diviene rilevabile con un voltmetro o con un sistema acustico
o visivo. A seconda della differenza di potenziale applicata
tra il cilindro e l'elettrodo si ha un diverso tipo di
comportamento degli elettroni che si liberano al passaggio
delle radiazioni ionizzanti e quindi un diverso modo di
rilevamento della differenza di potenziale applicata. Se la
differenza di potenziale applicata è dell'ordine di poche
decine di Volt, si ha la cosiddetta camera a ionizzazione, se
è dell'ordine di qualche centinaia di Volt si ha il contatore
proporzionale, se è dell'ordine di circa 1000 Volt si ha il
contatore geiger.
I tre tipi di contatori a ionizzazione hanno funzionamenti e
usi differenti:
- Contatore a camera di
ionizzazione - Questo tipo di contatore permette,
attraverso discriminatori a un canale o multicanali, di
distinguere i diversi tipi di radiazioni in base alla
maggiore o minore ionizzazione che esse provocano, e quindi
in base alla maggiore o minore altezza dell'impulso
elettrico che si rileva con il suo strumento di lettura.
Quest'altezza è proporzionale all'energia della radiazione.
In base alla forma e alla disposizione degli elettrodi si
hanno due tipi principali di camera a ionizzazione: a piatti
paralleli e a elettrodi cilindrici coassiali. Nelle camere
per particelle alfa, la sorgente radioattiva va posta
all'interno del rilevatore, per la poca penetrabilità delle
particelle alfa, mentre in quelle per particelle beta o
raggi gamma la sorgente è esterna.
- Contatore proporzionale
- In questo contatore, per la maggiore differenza di
potenziale utilizzata rispetto alla camera di ionizzazione,
gli elettroni prodotti per ionizzazione, quando giungono nei
pressi del catodo, si ionizzano a loro volta,
moltiplicandosi. Poiché il segnale elettrico che si ottiene
è proporzionale alla ionizzazione prodotta dalla radiazione,
l'uso di questo contatore permette, oltre al conteggio delle
radiazioni, anche la loro distinzione e la determinazione
dell'energia delle radiazioni non bene individuabili con la
camera a ionizzazione; in particolare è un ottimo
analizzatore di particelle beta.
- Contatore Geiger (o
Geiger-Müller, del 1928) - In questo strumento la
differenza di potenziale applicata agli elettrodi è
piuttosto elevata (generalmente oltre gli 800 volt),
comunque superiore a quella utilizzata per il contatore
proporzionale, del quale peraltro mantiene lo schema
costruttivo. Per la maggiore tensione utilizzata, la
caratteristica di questo strumento è che l'impulso elettrico
rilevato al passaggio di una radiazione ionizzante è
indipendente dalla ionizzazione prodotta. Ciò impedisce di
distinguere direttamente il tipo di radiazione e di
misurarne l'energia. Per questa sua caratteristica è però il
più utile nel conteggio di particelle beta e raggi gamma,
anche perché non presenta problemi di schermatura e
isolamento come per gli altri contatori a ionizzazione.
Ovviamente anche questo strumento potrebbe rilevare e
contare le particelle alfa, ma necessiterebbe in tal caso di
un tubo con pareti, ad esempio di vetro, molto sottili, in
modo da permettere alle particelle di arrivarvi all'interno;
condizione questa che mal si addice con la pressione del gas
utilizzato, che è inferiore a quella atmosferica di circa
dieci volte.
I contatori possono
presentarsi sotto diverse tipologie costruttive a seconda
della loro utilizzazione. In particolare meritano di essere
menzionati i seguenti:
- Monitori mani-piedi
- Sono apparecchi che contengono in un unico strumento
diversi rilevatori in modo da esaminare in un' unica volta
l'intero corpo di una persona. È sufficiente montare su
una pedana e appoggiare entrambe le mani su degli appositi
ripiani. In pochi secondi lo strumento darà i valori
particolareggiati delle varie parti del corpo. Il
principio di funzionamento dei vari rilevatori utilizzati
è quello dei contatori geiger, dei contatori proporzionali
e dei contatori a scintillazione.
- Strumenti per la
sorveglianza degli ambienti - Sono apparecchi, fissi o
portatili, il cui scopo è di monitorare in continuazione
l'aria e le cose dell'ambiente nel quale sono collocati,
misurando il livello di radioattività ed eventualmente
avvisando se il livello supera una soglia prestabilita. Il
principio di funzionamento è, per lo più, quello delle
camere di ionizzazione e dei contatori geiger. Quelli
fissi possono avere più di un rilevatore e sono muniti di
un allarme sonoro e visivo, nonché di un collegamento con
un'unità di registrazione dei dati rilevati. Quelli
portatili hanno in genere un solo rilevatore, ma possono
anch'essi avere un allarme sonoro e visivo ed essere
collegati con unità di registrazione.
 per rapide
informazioni scientifiche sulla radioattività
Le applicazioni della radioattività e delle
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l' uomo, le
radiazioni corpuscolari ed elettromagnetiche, le
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