Detectores de Radiación: Tipos, Características y Aplicaciones

Detectores de Radiación

Características Generales de los Detectores

• Modelo de detector: Descripción del modelo específico.
• Modos de operación: Corriente o impulsos.
• Espectros de amplitud de impulsos (histograma/espectro): Representación gráfica de la distribución de energía.
• Analizadores multicanales.
• Curva de contaje (meseta): Región de estabilidad en la respuesta del detector.
• Resolución en energía:
  • Completamente resueltas
  • Parcialmente resueltas
  • Doblete ocluido
• Tiempo de resolución: Mínimo tiempo entre dos eventos detectables.
• Rendimiento: Intrínseco y absoluto.
• Linealidad: Relación entre la señal de salida y la energía de la radiación.

Detectores de Ionización Gaseosa

• Curva genérica: Representación gráfica del comportamiento del detector.
• Zonas de trabajo: Ionización, proporcional y Geiger.
• Curva característica de un detector: Describe la respuesta específica del detector.
• Tipos de detector:
  1. Cámara de ionización
  2. Contador proporcional
  3. Contador Geiger-Müller

Detectores de Centelleo

• Tipo y Partículas:
  • ZnS(Ag) (5mg/cm²): α, productos de fisión.
  • NaI(Tl): γ.
  • Orgánicos fluorescentes: β.
• Espectro γ obtenido con detector de centelleo:
  1. El fotón de energía E_γ,A arranca un electrón (e^-) por efecto fotoeléctrico, E_e- = E_γ,A - E_enlace. Este, a su vez, pierde energía al producir excitaciones de otros átomos. Estos átomos (N) se desexcitan emitiendo cada uno de ellos un fotón de energía.
  2. También aparece una plataforma a menores energías que es debida a los fotones que sufren interacción Compton, y que muestra una plataforma (plataforma Compton) y el borde Compton.
  3. Finalmente, aparece un pico de retrodispersión debido a los fotones que chocan con el blindaje, provocando la emisión de rayos X.

Detectores de Semiconductor

• Cuando la radiación incide sobre la unión PN, excita electrones de la banda de valencia a la de conducción (se crea un par electrón-hueco). El número de pares creados depende directamente de la energía de la radiación incidente, por lo que estos detectores funcionan muy bien como espectrómetros y tienen muy buena resolución.
• La creación de pares se detecta mediante la aplicación de un campo eléctrico.
• La temperatura debe controlarse, ya que los portadores también pueden generarse por excitación térmica; por tanto, los semiconductores deben enfriarse para evitar el falseo de las medidas.
• La polarización en estos detectores suele estar entre 2000 y 5000 V. Para minimizar las corrientes de fuga, se trabaja a temperatura de nitrógeno líquido (70 K). Esta especificación encarece tanto el sistema como su mantenimiento.
• Los detectores de hiperpuros de Ge (HPGe) son los más usados; pueden dejarse una temporada sin usar fuera de su temperatura de funcionamiento sin sufrir ningún daño, al contrario que los de Ge(Li).

Detectores de Neutrones

PWR - Instrumentación externa

1. Rango fuente: Contador proporcional con BF₃.
2. Rango intermedio: Cámara de ionización compensada. Revestimiento de B₁₀.
3. Rango de potencia: Cámara de ionización no compensada.

• Instrumentación interna: Detectores móviles (Cámaras de fisión) revestimiento de U₃O₈ al 90% de ²³⁵U.

BWR - Instrumentación interna

1. Rango fuente: Cámaras de fisión.
2. Rango intermedio: Cámaras de fisión.
3. Rango de potencia: Cámaras de fisión.