Usuari:Mcapdevila/Cambra d'ionització

Diagrama esquemàtic de la cambra de ions, que mostra la deriva dels ions. La radiació incident és la línia de punts. La placa de la mà esquerra és el càtode, i la mà dreta és l'ànode.

Una cambra d'ionització és un dispositiu usat amb dues finalitats principals: la detecció de partícules en l'aire (com en un detector de fum) i la detecció o mesura de la radiació ionitzant.

Funcionament

Una cambra d'ionització és un instrument construït per mesurar el nombre d'ions dins d'un vas ple de gas entre dues plaques de metall conductores (o dos elèctrodes plans paral·lels o cilíndrics coaxials) separades per un buit, podent ser una la mateixa paret del recipient. S'aplica un voltatge (anomenat corrent de calibratge) entre les dues plaques, el que neteja els electrons de manera que el dispositiu no se saturi. Quan el gas entre els elèctrodes s'ionitza per algun motiu, per exemple raigs X o emissions radioactives, els ions es mouen cap als elèctrodes de signe oposat, creant així un corrent d'ionització, que pot ser mesurat per un galvanòmetre o un electròmetre.

Les cambres d'ionització s'usen àmpliament a la indústria nuclear, ja que proporcionen un valor proporcional a la dosi rebuda i tenen una vida útil major que els tubs Geiger estàndard. Les cambres d'ionització s'usen en medicina nuclear per determinar l'activitat exacta dels tractaments radioactius terapèutics (anomenant aquests dispositius «calibradors de dosis de radioisòtops»).

Detectors de radiació

Un tub Geiger-Müller (usat en els comptadors Geiger) és un altre tipus de cambra d'ionització. En ell una de les plaques està enrotllada formant un cilindre. L'altra se substitueix per un cable situat en l'eix de l'anterior. Aquest tipus de tub sol estar segellat i farcit d'un gas inert, de manera que no circuli corrent en els dos elèctrodes encara que es mantinguin a potencials diferents.

Si una partícula de radiació ionitzant entra al tub (una partícula alfa, beta o un raig gamma) crea una traça d'ions en el gas. Aquests ions permeten durant un instant que es forma un camí conductor entre els elèctrodes, disparant un breu pols de corrent. Si aquesta sortida es connecta a un altaveu, pot sentir-se el familiar espetec d'un comptador Geiger.

Molts tipus diferents de detectors i comptadors de radiació estan basats en dispositius similars al tub Geiger-Müller. Alguns contenen diferents gasos de farcits, altres utilitzen líquids i altres estan oberts a l'aire. Són possibles diferents mesures segons el tipus de finestra del dispositiu (una finestra de vidre no deixarà passar les partícules alfa, mentre una finestra de mica sí) o de la diferència de potencial entre els elèctrodes.

Detectors de fum

En un detector de fum el buit entre les plaques es deixa exposat a l'aire. La cambra conté una petita quantitat d'americi-241, que és un emissor de partícules alfa. Aquestes partícules transporten una considerable quantitat d'energia, i quan col·lideixen amb el gas a la cambra d'ionització (principalment nitrogen i oxigen) el moment transferit pot ionitzar les molècules, és a dir, les molècules sense càrrega del gas perdran un o més electrons i es tornaran carregades.

A causa que les plaques estan a diferent voltatge (en un detector de fum típic, la diferència de voltatge és d'uns pocs centenars de volts) els ions i electrons seran atrets a aquestes. Aquest petit flux d'ions entre les plaques representa un corrent elèctric mesurable. Si el fum entra al detector, interromp aquest corrent. Els ions colpegen les partícules de fums i són neutralitzats. Aquesta caiguda del corrent dispara l'alarma de fum.

Nota

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Mcapdevila/Cambra d'ionització