¿Qué es un contador de centelleo?

Un contador de centelleo es un dispositivo utilizado para detectar y medir emisiones de elementos radiactivos. La radiactividad es una liberación de partículas o energía de ciertos elementos que contienen demasiados neutrones, y puede ser peligrosa para los humanos, animales y plantas. El contador de centelleo combina un químico que crea luz cuando es golpeado por emisiones radiactivas, y un detector para detectar y contar los pulsos de luz.

Muchos elementos tienen isótopos, moléculas que contienen diferentes números de neutrones con el mismo número de protones y electrones. La mayoría de los isótopos son estables, y no pasará nada que cambie su composición química con el tiempo. Sin embargo, varios isótopos radiactivos no mantendrán los neutrones en su lugar y comenzarán a descomponerse radiactivamente.

Hay tres tipos principales de desintegración radiactiva, y cada uno tiene características diferentes. La radiación alfa es una partícula que combina protones y neutrones y tiene una energía relativamente baja, lo que permite que sea detenida por agua o placas metálicas delgadas. La radiación beta son electrones de alta energía liberados del elemento y pueden penetrar en los tejidos del cuerpo y las capas de protección protectora. La radiación gamma no es una partícula, sino una onda electromagnética, similar a la luz, que tiene una energía muy alta y solo puede protegerse con capas de placa de plomo densa.

Los tres tipos causan daño celular a plantas y animales porque hacen que las moléculas cambien cuando son golpeadas por la radiación. Cuando una partícula radiactiva o radiación gamma golpea una molécula, liberará electrones a los tejidos circundantes o al aire. Si la radiación golpea un químico que produce un destello de luz cuando se golpea, y se puede detectar la luz, se ha creado un contador de centelleo.

Hay tres tipos de productos químicos de centelleo sólidos, llamados fósforos, que se usan en contadores e incluyen inorgánicos, orgánicos y plásticos. Los químicos inorgánicos que pueden liberar luz, llamados fotones, cuando son golpeados por la radiación incluyen yoduros metálicos y sulfuro de zinc. Los fósforos orgánicos pueden incluir naftaleno, antraceno y otros compuestos relacionados con el benceno. Los plásticos por sí solos no suelen ser fósforos, pero los químicos se pueden combinar con un plástico para formar un generador de fotones.

Los productos químicos inorgánicos son los mejores detectores de radiación gamma, los orgánicos son óptimos para las partículas beta y los fósforos embebidos en plástico funcionan bien para la detección de neutrones. Los isótopos radiactivos pueden descomponerse utilizando una variedad de métodos, por lo que los detectores pueden contener más de un tipo de elemento de detección. El software de conteo utilizado en los detectores es crítico para determinar la cantidad de radiación, porque los conteos más altos indican que hay más elementos radiactivos o que el contador está cerca de la radiactividad.

Una vez que se crean los fotones de luz, la otra parte importante es el detector, que ve los fotones y los cuenta. Muchos contadores usan un fotomultiplicador, que es una serie de electrodos montados en un tubo de vacío. Cuando un fotón de luz ingresa al tubo, normalmente es demasiado débil para ser detectado por los circuitos electrónicos en el contador de centelleo. El fotón golpea el primer electrodo, que tiene un voltaje eléctrico aplicado.

Cuando es golpeado por la luz, el electrodo libera más electrones, que viajan al segundo electrodo. Cada vez que esto ocurre, se liberan más electrones y la señal se vuelve más fuerte. Después de varios pasos, que ocurren muy rápidamente con los electrones viajando a la velocidad de la luz, la señal es lo suficientemente fuerte como para que el contador la detecte, y registra la presencia de un fotón de luz y la cuenta. Un fotomultiplicador es extremadamente sensible y puede detectar con precisión pequeños destellos de luz por la descomposición.

Otro tipo de contador de centelleo es una unidad de fase líquida. Estos contadores pueden ser útiles en el análisis de laboratorio, porque una muestra se coloca directamente en un líquido compuesto de fósforo y solvente. Cualquier emisión radiactiva es detectada inmediatamente por los fósforos que rodean la muestra, que luego se cuentan.

Esta tecnología puede ser útil cuando se descontamina un derrame radiactivo, ya que las pruebas de barrido se pueden usar para verificar la radiactividad. Se limpian pequeñas muestras de tela sobre las superficies y luego se colocan en un contador de centelleo líquido. Este proceso puede repetirse según sea necesario hasta que el contador muestre que la radioactividad está en niveles bajos, llamada radiación de fondo.