MINIGUIDA SUI RIVELATORI DI RADIAZIONI,

saperne di più per meglio orientarsi negli acquisti e su cosa dobbiamo misurare

GUIDA GENERICA SUI
--- RIVELATORI DI RADIAZIONI ---

Le radiazioni non possono essere rilevate dai nostri sensi. L'unico modo di rilevarle è attraverso sensori e strumenti, ecco qui una classificazione semplificata delle varie tipologie di rivelatori.

COME SONO FATTI I CONTATORI GEIGER?
1) contatori Geiger: sono composti da una sonda Geiger, cioè un tubo o sonda riempita di una miscela di gas a bassa pressione che quando sottoposta ad un potenziale elettrico notevole (centinaia di volts) può ionizzarsi in presenza di una radiazione alfa o beta o X o (indirettamente) gamma; durante la ionizzazione avviene un fenomeno di moltiplicazione di cariche che comporta il passaggio di un impulso di corrente nel gas, che poi viene rilevato elettricamente e conteggiato dall'elettronica che assieme al tubo costituiscono i componenti del contatore.

Se è presente un altoparlante si ha una indicazione anche acustica delle radiazioni rilevate; se è presente uno strumento si ha una indicazione visiva ed una lettura.
Le unità più comuni usate nei geiger sono Roentgens/ora (R/h), milliroentgens/ora (mR/h), rem/ora (rem/h), millirem/h (mrem/h), microsievert/ora (uSv/h) e conteggi al minuto (cpm).
Le migliori sonde geiger sono di tipo "pancake", cioè piatte e dotate di una finestra sottile che consente la rilevazione di particelle alfa; sono di gran lunga le più sensibili e costose.
Solo alcuni sono dotati della funzione "scaler" con cui rilevare le radiazioni per lunghi periodi e ricavare una media accurata delle radiazioni rilevate in un arco di tempo considerevole, il tutto in automatico, per evidenziare intensità anche minime di radioattività.
Solo alcuni hanno la funzione "dosimetro" (per dettagli vedi alla voce dosimetro).

Esempi di geiger comuni sono l'FH40 T, il FAG SV500, il CDV700, il Terra-P, il Radex, l'IM7000, il RAM60, l'Inspector Alert, il GammaScout ecc.
Sono molto utili e versatili.

COSA SONO GLI SCINTILLATORI?
2) scintillatori : si tratta di dispositivi dotati di sonde particolari in cui l'elemento attivo interagisce con le radiazioni in arrivo producendo dei debolissimi lampi di luce all'interno della sonda, poi catturati ed amplificati elettricamente da un tubo fotomoltiplicatore (PMT).
A seconda del materiale di cui è fatto lo scintillatore esso può rilevare diversi tipi di radiazioni: alfa, beta, gamma, X ma anche, neutroni ed altre tipologie di radiazioni di origine cosmica o prodotte artificialmente in laboratorio.

Di solito gli scintillatori possiedono la caratteristica di produrre un lampo di luce proporzionale all'energia della radiazione incidente: questa caratteristica può essere sfruttata per costruire delle sonde "selettive" o dei dispositivi capaci di individuare la "segnatura" radioattiva di un elemento particolare (es. cesio-137, pu-239 , iodio-131 ecc.) cosa che si rivela estremamente utile nella ricerca di eventuali contaminazioni di superfici.
La sensibilità degli scintillatori rispetto ai normali tubi geiger è di solito da 10 a 100 volte di più, ma il costo e l'ingombro crescono con le dimensioni dello scintillatore e dunque della sua sensibilità alle radiazioni (area-volume maggiore = maggiore probabilità di interazione con le radiazioni)
Normalmente sono in grado di rilevare radiazioni di intensità molto bassa ed hanno strumenti di lettura in microRoentgen/h o CPM (per le alfa, le beta)
I materiali usati come scintillatori sono di vario tipo: cristalli inorganici (es. ioduro di sodio o fluoruro di bario), composti liquidi, plastiche speciali ecc. oppure di strati sottili di composti particolari (es. solfuro di zinco attivato con argento, per rilevare le particelle alfa)
Esempio classico di scintillatore (da laboratorio) è il RAM63: dotato di una sonda beta+gamma e di una sonda alfa esclusiva, entrambe a scintillazione
Sono molto utili e versatili, ingombro a parte.

CAMERE DI IONIZAZZIONE
3) camere di ionizzazione: si tratta di strumenti simili ai contatori geiger ma che invece del tubo geiger hanno come sonda un cilindro contenente aria a pressione atmosferica o a pressioni inferiori.

Sono molto meno sensibili dei geiger e vengono usate di norma quando il livello di radiazioni è molto alto ed i normali geiger o scintillatori non possono essere usati perchè vanno in saturazione in quelle condizioni
Hanno di solito da qualche roentgen/ora a centinaia di rontgen/ora di fondo scala.

esempio classico è il CDV-715 che ha fondoscala da 0,5 fino a 500R/h
Costano poco e sono poco richiesti anche perchè di solito misurano dosi alte; praticamente sono inutili nella vita di tutti i giorni se non per collezione.

ANALIZZATORE MULTICANALE
4) analizzatori multicanale portatili o fissi (MCA): sono composti da una o più sonde a scintillazione e da una unità digitale di acquisizione e lettura, controllata da un software. Sono capaci di fornire uno spettrogramma delle radiazioni gamma rilevate, rendendo possibile la identificazione in tempo reale di elementi quali cesio-137, iodio-131, cobalto-60 ed altri emettitori gamma normalmente presenti nelle scorie e nel combustibile nucleare
Analizzatori di questo tipo vengono usati (principalmente all'estero) anche in aeroporti e porti per il controllo di merci in transito.
Esistono anche versioni a "portale" , con un portale fisso attraverso cui si fanno passare i camion ed i container in transito.
Quasi tutti i software consentono oggi l'identificazione automatica degli isotopi più comuni e ricercati nei controlli.
Sono estremamente utili quando non è dato conoscere a priori il tipo di radiazioni gamma e quindi di isotopi presenti, perchè consentono di identificarli anche a distanza.

La sensibilità varia molto a seconda delle sonde ma normalmente leggono da pochi uR/h fino a qualche centinaia di mR/h prima di saturare.

esempio (MCA portatile della Ortec)

RILEVATORI DI NEUTRONI
5) rivelatori di neutroni, con contatore proporzionale: di solito questi rivelatori sono basati su tubi simili ai tubi geiger ma pieni di elio-3 (H3) ad alta pressione e sottoposti ad alta tensione di polarizzazione.
Quando un neutrone collide col gas si produce una ionizzazione ed un picco di corrente, similmente a come avviene nei normali geiger, che viene poi registrato dall'elettronica.

Questi rivelatori però richiedono per la misura di flussi di neutroni veloci un materiale "moderatore", cioè di solito un materiale molto ricco di idrogeno come ad esempio idrocarburi a catena lunga (paraffina) oppure polietilene spesso.
Pur essendo sensibili alle gamma è possibile filtrare bene gli impulsi spurii non dovuti ai neutroni e quindi ottenere delle letture molto accurate dei flussi, a patto che il moderatore sia di spessore adeguato.

Un esempio classico è il seguente: Ludlum mod. 12-4
www.deqtech.com/Ludlum/Products/model12-4.htm

Sono apparecchi molto costosi e inutili normalmente, destinati solo a ricercatori e centri di ricerca o impianti nucleari.

RILEVATORI DI RADON
6) rivelatori di Radon
possono essere di diverso tipo: a filtraggio, a carbone attivo (+ spettroscopia gamma che si effettua poi sul carbone in laboratorio), a camera di ionizzazione ecc.
Questi dispositivi possono essere stand-alone, cioè autonomi, come quelli a camera di ionizzazione e dare letture in tempo reale, oppure filtri di carta o carbone che poi vanno analizzati presso l'azienda che fornisce il servizio.
Sono in pratica una applicazione specifica delle tecniche citate sopra.

un esempio a camera di ionizzazione è il seguente:

Sono molto utili e di prezzo spesso abbordabile, anche se in Italia non è facile trovarne.
Consigliati ha chi ha cantine o altri locali interrati in casa in zone con sospetta presenza di radon.

DOSIMETRI PASSIVI TASCABILI
7) dosimetri passivi: si tratta di solito di dispositivi piccoli e tascabili dalla forma di una penna o altro oggetto piccolo, ne esistono anche in formato "carta di credito" o per meglio dire "badge" che si appendono ai vestiti e vengono di solito forniti all'interno di centrali nucleari ed istituti di ricerca al personale , appunto perchè consentono di stimare la "dose" di radiazioni (gamma) assorbite

Funzionano secondo principi diversi; quelli tradizionali si basano sulla torsione di una fibra di quarzo a seguito di variazioni elettrostatiche indotte dalle radiazioni gamma, hanno un oculare attraverso cui leggere direttamente la dose assorbita su una scala graduata.
In pratica attraverso un caricatore esterno la penna-dosimetro veniva caricata ad un certo potenziale, come un contensatore fino a leggere zero sulla scala; poi indossata e quando necessitava una lettura della dose bastava puntarla verso una fonte di luce e leggere nell'oculare la dose assorbita.
Di solito ne esistono versioni per "basse" dosi (es. max 200mR di fondo scala) e versioni da guerra fredda (200R di fondo scala) nei modelli tradizionali.
Quelli moderni svolgono sostanzialmente la stessa funzione e la dose si legge su una scala o con variazioni di colore da comparare con una scala colorata.

esempi classici sono il CDV-750 set, con caricatore e penne con diversi fondo scala:
www.civildefensemuseum.com/cdmuseum2/radkits/dose.html

ed il set tedesco:
https://radioactivity.forumcommunity.net/?t=42950468

Negli anni 70 sono stati introdotti i dosimetri elettronici: dei geiger che calcolano la dose assorbita. Attualmente geiger recenti digitali sono in grado di calcolare la dose assorbita come ad esempio il Terra-P ma anche altri
Costano poco e sono poco richiesti anche perchè di solito misurano dosi alte; praticamente sono inutili nella vita di tutti i giorni se non per collezione, a meno di non usare le versioni a bassissimo fondo scala (normalmente impossibili da reperire).

RILEVATORI A STATO SOLIDO
8) rivelatori a stato solido
Si tratta di contatori e dosimetri in cui l'elemento di rivelazione è un cristallo semiconduttore che in funzione delle radiazioni incidenti (alfa, beta, gamma o X) produce un segnale elettrico rilevabile dall'elettronica.

Normalmente si basano sui diodi PIN , cioè sull'effetto introdotto nelle cariche di un componente formato da strati alternati di materiale semiconduttore; il semiconduttore può essere a base di silicio, germanio o, sempre più spesso, "cadmium zinc telluride" (CdZnTe) or CZT , un composto di cadmio, zinco e tellurio.
I sensori sono di norma molto piccoli ed hanno una ottima risoluzione energetica (cosa che rende possibili utilizzarli in MCA portatili), tuttavia non sono sensibili quanto gli scintillatori e richiedono una elettronica più raffinata per funzionare.
Di solito il costo è fuori dalla portata degli hobbisti, per cui si tratta di rivelatori usati in ambito professionale o militare e scarsamente diffusi nel mercato surplus.
Sono utili e versatili ma non si trovano facilmente nè a prezzi convenienti.

QUINDI CHE CONTATORE COMPRARE?

Non è semplice consigliare ad un neofita che contatore acquistare, va prima di tutto inquadrato l’uso che se ne deve fare.
Il problema come avete potuto capire è che esistono molte "forme" di radioattività e per questo esistono molti rilevatori di radioattività, costruiti e studiati appostamente per ogni tipo di misura che si vuole fare.

Entriamo nel caso di scoppio centrale (fukushima o Chenobil)
Se abitiamo in vicinanza di questi disastri qualsiasi contatore andrebbe bene (anche economici come i portatili), anche perché andrebbero tutti a fondo scala (portata massima dello strumento)
Se abitiamo lontano come noi Europa, risulta essere un po’ più complicato misurare quello che arriva fin qui, sicuramente arriva ma in proporzioni minori, quindi serve un misuratore più sensibile.

Dobbiamo conoscere anche che tipo di radiazione si sta misurando, esempio più banale se è radiazione Alfa o Beta (a fukushima hanno entrambi)
Se noi acquistiamo un Terra-p e andiamo a misurare un insalata contaminata da Plutonio non rileveremo nessuna contaminazione, questo perché la sonda russa ha delle caratteristiche che non permettono di misurare la radiazione Alfa.

Quindi in definitiva è difficile consigliare cosa comperare, in questi periodi di allerta c’è sempre la corsa al contatore geiger e tutti sono alla ricerca di un qualcosa che li salvi “dall’insalata radioattiva”.

La radioattività se la conosci la eviti, tutto il forum è concentrato su questo, fatti una letta nel forum, troverai tutto quello che vuoi sapere.
Un consiglio, non avere fretta, piano piano imparerai anche tu.



ultima revisione:
02/04/2011
05/04/2011
11/04/2011
26/05/2011
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Edited by EmmettBrown - 23/11/2013, 12:36