IN CHE MODO GLI STRUMENTI PER LA MISURAZIONE IN CONTINUO (CRMs, CONTINUOUS RADON MONITORS) “VEDONO” LA CONCENTRAZIONE DI RADON?

Ing. Reza Hosseini, Dottorato di ricerca in Ingegneria Ambientale e delle Infrastrutture, NRPP Certified Radon Professional

Esistono diversi modi con cui i CRMs misurano la concentrazione di Radon. Tutti questi metodi si basano sul rilevamento e sul conteggio delle particelle alfa. Una particella alfa è composta da due protoni e due neutroni. A causa della sua massa molto grande e della sua carica, la particella alfa ha una elevata capacità di interazione con la materia (e con l’aria) e perde quindi facilmente energia, riuscendo a percorrere solo brevi distanze. Nella catena di decadimento del Radon, sono diversi gli isotopi che decadono emettendo una particella alfa.

 

Catena di Decadimento Radon

Tuttavia, tre di loro sono quelli più adatti per essere rilevati da un CRM.

Vediamo ora in che modo i CRMs rilevano e contano le particelle alfa:

 

Sensori di Radon più comuni

1- CAMERA A IONIZZAZIONE CON FUNZIONAMENTO IN PULSATA

Questo tipo di sensore consiste in una camera di misura all’interno della quale è applicato un differenziale di potenziale. Questo è ciò che accade all’interno dello strumento durante la misura del Radon:

Camera a ionizzazione con funzionamento in pulsata

– Il Radon presente nell’ambiente si diffonde nello strumento e poi nella sua camera.

– Il Radon decade all’interno della camera e rilascia particelle alfa. Queste particelle ionizzano l’aria presente all’interno della camera e generano elettroni che, spinti dalla differenza di potenziale, accelerano verso il catodo producendo una vera e propria scarica elettrica;

– L’impulso prodotto da questa scarica è misurato dal circuito elettronico associato al sensore che quindi è in grado di “vedere” il singolo passaggio di ciascuna particella alfa generata dal decadimento del Radon e/o dei suoi prodotti di decadimenti;

– Dal conteggio degli impulsi prodotti in un certo intervallo di tempo (attraverso opportuni algoritmi) è possibile determinare la concentrazione di attività di Radon in aria.

Questo è il motivo per cui questo tipo di sensore è definito “Camera a ionizzazione con funzionamento in pulsata”.

Esempi di strumenti che utilizzano questo tipo di sensore sono: RadonEye e RadonEye Plus, ATMOS

 

2- SENSORI A STATO SOLIDO

Il principio con cui funziona il rilevatore a stato solido al silicio, non differisce molto rispetto a quanto visto per la camera a ionizzazione. La differenza fondamentale sta nel fatto che il volume entro il quale avviene l’interazione con la radiazione delle particelle alfa è costituito da materiale solido anziché gassoso (o da aria) e quindi ha dimensioni notevolmente più piccole.

 

Sensore a stato solido

Questo sensore deve essere accoppiato con una camera all’interno della quale il Radon presente nell’ambiente si diffonde.

 

Corentium Pro, dotato di quattro camere di misura e di quattro sensori al silicio

All’interno di questa camera è presente un campo elettrico che ha la funzione di “guidare” i prodotti di decadimento del Radon (elettrostaticamente carichi) sulla superficie del fotodiodo.

In questo modo le particelle alfa generate dai prodotti di decadimento del Radon (in particolare Polonio 218 e Polonio 214) attraversano la superficie del fotodiodo andando a ionizzare il volume al suo interno e generando di conseguenza la piccola scarica elettrica che il circuito elettronico a cui il sensore è collegato è in grado di elaborare e trasformare in un impulso elettrico. In base all’ampiezza dell’impulso è possibile discriminare l’energia della particella alfa che ha interagito con il fotodiodo e quindi dell’isotopo che la ha prodotta.

La determinazione della concentrazione di attività di Radon, quindi, è determinata attraverso un apposito algoritmo “contando” le emissioni dei prodotti di decadimento del Radon. Questo sensore in effetti non “vede” direttamente il Radon ma ne rileva la presenza “captando” i suoi prodotti di decadimento.

Esempio di strumenti che utilizzano questo metodo: Corentium Home, Corentium Plus e Pro, Airthings Wave, Radon Scout home, Rad7

 

3- CELLA A SCINTILLAZIONE (O CELLA DI LUCAS)

Il rivelatore a scintillazione (chiamato anche cella di Lucas) è costituito da una cella di misurazione rivestita con solfuro di zinco ZnS(Ag), un composto chimico che emette luce (ad una determinata frequenza) quando colpito dalle particelle alpha.

 

Cella a scintillazione (o cella di Lucas)

Quando il Radon diffonde all’interno della cella, le particelle alfa generate dal Radon e dai suoi prodotti di decadimento interagiscono con la superficie interna della cella, accoppiata ad un tubo fotomoltiplicatore (una sorta di amplificatore di segnale luminoso che lo converte in impulsi elettrici).

Il circuito elettronico associato conta gli impulsi e determina attraverso un algoritmo la concentrazione media di attività di Radon in un certo intervallo di tempo.

Esempio di strumenti che utilizzano questo metodo: Radon Scout Pro

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