Scintilátor

Nabitá častica interaguje so scintilátorom, ktorý na základe toho vydáva svetlo. Vydané svetlo sa deteguje a prevádza na elektrický impulz.

Scintilátor alebo scintilačný materiál je látka, ktorá absorbuje ionizujúce žiarenie a premieňa ho na ultrafialové žiarenie alebo viditeľné svetlo. Ionizujúce žiarenie v látke spôsobí ionizáciu alebo excitáciu elektrónov látky do vyšších energetických stavov, ktoré potom prechádzajú naspäť do nižších stavov alebo sú nahradzované inými elektrónmi, čo vedie k vyžiareniu meraného žiarenia s nižšou energiou. Dá sa povedať, že scintilátory premieňajú neviditeľné svetlo na viditeľné svetlo. Tento jav sa nazýva scintilácia. Scintilátor spolu s fotonásobičom tvorí scintilačný detektor, ktorý sa dá použiť ako detektor častíc (typicky jadrového alebo röntgenového žiarenia). Alternatívne sa ako scintilátor označuje priestor, v ktorom sa nachádza látka vykazujúca scintiláciu.

Delenie

Scintilátory je možné rozdeliť:

• podľa zloženia na
  • anorganické – sulfid zinočnatý aktivovaný striebrom či meďou, jodid sodný aktivovaný táliom
  • organické – napr. naftalén, antracén, stilbén
• podľa skupenstva – tuhé kryštalické, tuhé plastické, kvapalné, plynné

Aktivátory

Do kryštálov scintilátorov sa často pridávajú prímesy, takzvané aktivátory. Elektronické hladiny scintilátora, medzi ktorými prechádzajú elektróny, totiž nemusia presne vyhovovať požiadavkám na konkrétne aplikácie. Preto sa do nich pridávajú aktivátory, ktoré tieto vlastnosti mierne upravujú pre konkrétne použitie. Množstvo aktivátoru je zvyčajne malé, menej než 1 % kryštálu, čo ale stačí na úpravu vlastností. Aktivátor potom pôsobí ako takzvané luminiscenčné centrum, teda miesto, v ktorom dochádza k prechodu elektrónu z vyššej energetickej hladiny do nižšej energetickej hladiny (z vodivostného do valenčného pásu). Úlohou zvyšnej časti kryštálu, teda matrice, je zachytiť ionizujúce žiarenie a preniesť ho na aktivátor. Matrica zároveň musí byť priehľadná, aby nedochádzalo k absorpcii vydaného elektromagnetického žiarenia. Ako aktivátor sa používa napríklad tálium pridané k jodidu sodnému, ale pre rôzne materiály sa používajú rôzne aktivátory.

Dosvit

Dôležitým parametrom jednotlivých scintilátorov je dosvit, ktorý popisuje, ako rýchlo sa intenzita záblesku zmení e-krát. Pre plyny je to asi 10^-9 s, pre kvapaliny 10^-9 až 10^-8 s a pre tuhé látky asi od 10^-8 až 10^-5 s. Dosvit závisí i na druhu častice, čo možno využiť pri selektívnom meraní zvolenej častice.

Referencie

Fyzikálny portál Chemický portál