¿Qué mejor manera de aprender cómo funciona un instrumento hay? Simple, creando tu propio instrumento. Por esa razón crear tu propio contador Geiger de cero aprenderás que principios físicos se basa para que funcione y además pasarás una buena tarde entretenida y llena de conocimiento.
Preparación Necesaria para el Tutorial
En este artículo explicaremos el funcionamiento básico del contador Geiger que construiremos basado en uno real, los materiales necesarios para construirlo y cómo montarlo.
Es aconsejable hacer la construcción en un laboratorio porque es muy probable que estén disponibles las herramientas que se usarán. Aunque si dispones de las herramientas necesarias en tu casa no habrá ningún problema en hacerlo en la comodidad del hogar.
ACLARACIÓN: No se usará en ningún momento de la construcción material radioactivo, pero para probar su funcionamiento se puede usar alguna fuente radioactiva. Se podría usar con seguridad algún trozo pequeño de mineral radiactivo para comprobar su correcto funcionamiento.
Funcionamiento de un Contador Geiger Casero
El contador Geiger, o también conocido contador Geiger – Müller, es un instrumento para medir la radiación emitida de la zona o de algún material. El tubo Geiger es la principal parte que forma este detector porque es donde se genera el fenómeno llamado ionización. Este fenómeno genera una corriente eléctrica en el tubo Geiger. Cuanto más se produzca la ionización significará que el instrumento está cerca de un elemento radioactivo o la zona es radioactiva.
Los contadores Geiger reales generan un pequeño clic cuando se produce ionización en el tubo. Cuantos más clics más radiactividad. Pero en este experimento se usará un osciloscopio para detectar una diferencia de potencial, es decir, cuando se genere ionización habrá una subida de voltaje y lo mostrará el osciloscopio. También se puede usar un voltímetro o un multímetro.
Nuestro experimento se basará en el siguiente circuito eléctrico:
La parte más importante es crear el tubo Geiger, para hacerlo se usará un contenedor metálico cuyos extremos estarán hechos de algún material no conductor. Se usará un pequeño alambre que hará la función de colector. Una de las puntas del alambré servirá como canal de detección que consistirá unir esa punta a un capacitor y una resistencia en serie. Por último, una fuente de alimentación cuyo polo positivo se conectará al alambre y su polo negativo a la superficie metálica del contenedor.
Dentro del tubo Geiger real se suele usar argón o metano. Pero en nuestro tubo Geiger casero se usará el aire como gas a ionizar. Cuando una partícula con bastante energía atraviesa el tubo Geiger, ionizará al gas interior generando electrones. Como los electrones son cargas negativas son atraídos hacia el colector porque tiene carga positiva por la fuente de alimentación. Este proceso genera una diferencia de potencial que llega hasta llegar al capacitor. Cuando este se descarga se puede medir un pulso de corriente en la resistencia teniendo así una detección.
Materiales Necesarios
Los materiales que se usarán para crear el contador Geiger casero son:
- Una lata de refresco
- Madera, acrílico u otro material no conductor que sea fácil de cortar y agujerear
- Cinta adhesiva
- Resistencia de 1.2 kΩ
- Capacitor de 470 pF y que soporte más de 2000 V
- Fibra metálica
Las herramientas que se usarán son:
- Una fuente de alimentación de alto voltaje que pueda llegar hasta 2000 V
- Un osciloscopio y voltímetro o multímetro
- Herramientas para cortar, lijar y agujerear
- Pistola de pegamento
Es recomendable colocar los componentes electrónicos en una protoboard o placa de pruebas para que resulte más fácil la construcción.
Construcción del Contador Geiger – Pasos a seguir
Tubo Geiger Casero
Hay que coger la lata de refresco y cortar las bases dejando así un cilindro. Luego cortar transversalmente y aplanarlo para que quede como un rectángulo.
Se lija hasta dejarlo con el color típico de un metal y comprobar con un multímetro si conduce la electricidad. Después de comprobarlo, se corta en un rectángulo más pequeño para que sea más fácil manejar y se dobla de tal manera para formar un prisma de base cuadrada.
Coger el material no conductor como la madera y crear dos piezas con forma cuadrada para las bases del prisma hecho con la lata. Agujerear las dos piezas y pegarlas a las dos bases del prisma. Fijar las bases del prisma con una pistola de pegamento y reforzar las esquinas del exterior con cinta adhesiva.
Insertar el alambre por el agujero de una de las bases y que atraviese por la otra base. Ya tendríamos nuestro propio tubo Geiger.
Electrónica del Instrumento
En este experimento usaremos una protoboard para colocar los componentes electrónicos. Ahora elegir una de las puntas del alambre que servirá como canal de detección. Conectar el capacitor y la resistencia como indica en el circuito que seguimos. Ahora se conecta los extremos de la resistencia al osciloscopio con el cual se podrán observas las detecciones.
Luego se fija un pequeño alambre en la superficie exterior del contenedor. El polo negativo de la fuente de alimentación se conecta a ese alambre y el polo positivo al colector, es decir, a la otra punta del alambre que no se usó para el canal de detección.
Debería quedar algo así:
Encender el Detector de Radiación Casero
Para que empiece a funcionar nuestra creación solamente hay que iniciar la fuente de alto voltaje a 2000 V y configurar el osciloscopio para detectar las diferencias de voltaje de la resistencia. Con solo esperar unos instantes podremos observar unos picos a causa de los rayos cósmicos, pero también para comprobar su funcionamiento se puede colocar cerca algún material radioactivo como explicamos al principio.
Y ya estaría, nuestro detector de radiación casero está listo para detectar radiación.
Conclusiones y Mejoras Posibles
En este experimento se puede observar a simple vista que se tiene que usar una fuente de alto voltaje porque el gas a ionizar es el aire. Si se quisiera mejorar su eficiencia habría que cambiar el gas, como por ejemplo el metano, pero habría que aislarlo para que no hubiera ningún tipo de fuga.
Además, tampoco es muy portable este contador Geiger porque los instrumentos que se usan son grandes y pesados. Para ellos se podría comprar placas Arduino que están especialmente diseñadas para conectarlas a un tubo Geiger y que vienen con un montón de funcionalidades. Pero con este contador Geiger casero podrás aprender en mayor profundidad cómo funciona un contador Geiger real.
Desde Viscosimetros.top ofrecemos esta guía con el objetivo de enseñar y disfrutar montando tu propio contador Geiger desde cero. Sigue los pasos conseguirás crearlo con tus propias manos y además pasarás un buen rato aprendiendo.
Este artículo se ha basado en el siguiente video: