Contador Geiger-Müller: qué es, cómo funciona y aplicaciones

Contador Geiger-Müller: qué es, cómo funciona y aplicaciones. Guía práctica sobre detección de radiación (alfa, beta, rayos gamma), tipos, usos y mantenimiento.

Un contador Geiger (a veces llamado contador Geiger-Müller) es un instrumento que mide la radiación ionizante, como las partículas alfa, las partículas beta o los rayosgamma. Es más conocido como instrumento manual de estudio de las radiaciones, pero también puede utilizarse como instrumento de sobremesa o instalarse de forma permanente.

El principio de funcionamiento original se descubrió en 1908 y, desde el posterior desarrollo del tubo Geiger-Müller en 1928, el contador ha sido un instrumento muy popular debido a la robustez de su detector y elemento sensor y a su coste relativamente bajo.

Qué es y para qué sirve

El contador Geiger-Müller es un detector de radiación diseñado para contar eventos de ionización producidos por partículas o fotones que atraviesan su tubo detector. Proporciona información sobre la presencia y la intensidad relativa de radiación en un punto, por lo que se usa ampliamente para:

• Protección radiológica y control de áreas.
• Monitoreo ambiental y detección de contaminación.
• Aplicaciones industriales (verificación de fuentes, control de fugas).
• Uso médico básico (verificación de contadores, control de pacientes y habitaciones).
• Educación y demostraciones científicas.
• Respuesta a emergencias radiológicas.

Cómo funciona

En el interior del tubo Geiger-Müller hay un gas a baja presión y un electrodo central con una alta tensión aplicada entre el electrodo y la carcasa. Cuando una partícula ionizante o un fotón interacciona dentro del tubo, produce pares electrón-ión. Los electrones libres son acelerados por el campo eléctrico y generan una avalancha de ionizaciones secundarias que provoca una descarga eléctrica breve y detectable. Esta descarga se traduce en un pulso eléctrico que el equipo cuenta y, si está equipado, convierte en una tasa (cps o cpm) o en una estimación de dosis (µSv/h) tras calibración.

Componentes principales

• Tubo Geiger-Müller: el sensor que contiene el gas y donde se produce la avalancha de ionización.
• Ventana: en tubos de ventana fina (end-window) permite detectar partículas beta y alfa de baja energía; las partículas alfa requieren una ventana muy fina o proximidad.
• Fuente de alta tensión: normalmente entre 400–900 V, necesaria para mantener el campo eléctrico del tubo.
• Electrónica de conteo: discrimina y cuenta pulsos, muestra lecturas y puede emitir alarmas sonoras o visuales.
• Quenching: gas o sistema que evita que la descarga continúe después del pulso inicial (permite la recuperación del tubo).

Tipos y sondas

• Tubo de ventana fina (end-window): para detectar alfa y beta de baja energía.
• Pancake: sonda plana con gran área sensible para monitoreo superficial y búsqueda de contaminación.
• Sonda de alta sensibilidad: optimizada para rayos gamma y beta, usada en monitoreo ambiental.
• Sonda telescópica o de boquilla: para inspeccionar lugares de difícil acceso.

Unidades y mediciones

Las lecturas comunes son:

• Cuentas por segundo (cps) o por minuto (cpm): medidas directas de eventos detectados.
• Tasa de dosis (p. ej. µSv/h): requiere calibración y depende de la energía y tipo de radiación.

Importante: la conversión de cpm a µSv/h no es universal: depende del tubo, su eficiencia energética y del espectro de radiación. Por eso es necesario usar factores de calibración específicos o comparar con un dosímetro calibrado.

Limitaciones

• Dependencia energética: la sensibilidad varía con la energía de la radiación; los contadores Geiger no proporcionan información energética (no son espectrómetros).
• Tiempo muerto (dead time): después de cada pulso el tubo necesita recuperarse; a altas tasas de conteo puede haber saturación y subregistro.
• Imprecisión para dosis altas: en campos intensos la lectura puede ser inexacta.
• Detección de neutrones: normalmente no detectan neutrones a menos que estén acoplados a convertidores especiales (p. ej., convertidores de (n,α)).
• Algunas partículas: las partículas alfa sólo se detectan si alcanzan la ventana; materiales y envolventes pueden bloquearlas.

Calibración y mantenimiento

• Calibrar periódicamente con fuentes certificadas o en laboratorios acreditados para relacionar la respuesta del instrumento con dosis reales.
• Comprobar la respuesta con una fuente de control y medir el fondo ambiental para detectar desviaciones.
• Sustituir baterías y revisar conexiones eléctricas; mantener la ventana limpia y sin daños.
• Registrar intervalos de calibración y mantenimiento según normativa aplicable.

Consejos de uso y seguridad

• Antes de usar, conozca las limitaciones del equipo y su rango operativo.
• Realice mediciones comparativas y, si necesita valores de dosis precisos, utilice instrumentos adecuados (dosímetros personales, ionización o detectores con calibración de energía).
• Para búsqueda de contaminación superficial use sondas pancake o end-window a baja altura y con movimiento lento sobre la superficie.
• En situaciones con posibles fuentes fuertes o emergencia radiológica, complemente las mediciones con otros instrumentos y asesoría de protección radiológica.
• Formación y procedimientos: manipulacón segura de fuentes y cumplimiento de normas locales y del empleador.

Comparación con otros detectores

Los contadores Geiger son económicos y robustos, pero si se requiere información sobre la energía de la radiación o medidas de dosis más precisas se prefieren:

• Detectores de centelleo (más sensibles a gamma y permiten a veces discriminar energía).
• Detectores de ionización por cámara (más lineales y adecuados para altas tasas y mediciones de dosis).
• Espectrómetros con semiconductor (HPGe, NaI): para análisis espectral y determinación isotópica.

En resumen, el contador Geiger-Müller es una herramienta muy útil para detectar y vigilar radiación ionizante de forma rápida y móvil, especialmente en tareas de búsqueda y protección radiológica. No obstante, hay que conocer sus limitaciones y usarlo complementariamente con equipos apropiados y con calibraciones adecuadas.

Tipos y aplicaciones

Para las partículas alfa y las partículas beta de baja energía se utiliza el tubo GM de tipo "ventana final", ya que estas partículas tienen un alcance limitado incluso en el aire libre y son fácilmente detenidas por un material sólido.

Los contadores Geiger pueden utilizarse para detectar la radiación gamma, y para ello se utiliza el tubo sin ventana. Para medir los neutrones se utiliza un tipo especial de tubo Geiger.

Diseño físico

Para las unidades portátiles existen dos configuraciones físicas fundamentales: la unidad "integral", con el detector y la electrónica en la misma unidad, y el diseño de "dos piezas" que tiene una sonda detectora separada y un módulo electrónico conectados por un cable corto. Hay un tipo particular de instrumento gamma conocido como detector de "punto caliente" que tiene el tubo detector en el extremo de un poste largo o conducto flexible. Se utilizan para medir lugares de alta radiación gamma protegiendo al operador mediante un blindaje a distancia.

Contador G_M con sonda tipo pancake


Uso en laboratorio de un contador geiger con sonda de ventana final para medir la radiación beta de una fuente radiactiva

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un contador Geiger?

P: ¿Qué otro nombre recibe un contador Geiger?

P: ¿Para qué se puede utilizar un contador Geiger?

P: ¿Cuándo se descubrió el principio de funcionamiento original del contador Geiger?

P: ¿Qué se desarrolló en 1928 en relación con el contador Geiger?

P: ¿Qué tipos de radiación puede medir un contador Geiger?

P: ¿Por qué el contador Geiger es un instrumento popular?

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