Kas ir scintilācijas skaitītājs?

Daudziem elementiem ir izotopi, molekulas, kas satur dažādu neitronu skaitu ar vienādu skaitu protonu un elektronu. Lielākā daļa izotopu ir stabili, un nekas nenotiks, lai laika gaitā mainītu to ķīmisko sastāvu. Tomēr vairāki radioaktīvie izotopi nenoturēs neitronus vietā un sāks radioaktīvi sadalīties.

Ir trīs galvenie radioaktīvās sabrukšanas veidi, un katram no tiem ir atšķirīgas īpašības. Alfa starojums ir daļiņa, kas apvieno protonus un neitronus, un tai ir salīdzinoši zema enerģija, kas ļauj to apturēt ar ūdeni vai plānām metāla plāksnēm. Beta starojums ir augstas enerģijas elektroni, kas izdalās no elementa, un tie var iekļūt ķermeņa audos un aizsargaizsardzības slāņos. Gamma starojums nav daļiņa, bet gan gaismai līdzīgs elektromagnētisks vilnis, kam ir ļoti augsta enerģija un ko var aizsargāt tikai blīvas svina plāksnes slāņi.

Visi trīs veidi izraisa šūnu bojājumus augiem un dzīvniekiem, jo ​​tie izraisa molekulu izmaiņas, ja tos ietekmē starojums. Kad radioaktīvā daļiņa vai gamma starojums iedarbojas uz molekulu, tas atbrīvos elektronus apkārtējos audos vai gaisā. Ja starojums iedarbojas uz ķīmisku vielu, kas, nokļūstot, rada gaismas zibspuldzi, un gaismu var noteikt, ir izveidots scintilācijas skaitītājs.

Skaitītājos tiek izmantotas trīs cietās scintilācijas ķīmiskās vielas, ko sauc par fosforiem, un tās ietver neorganiskās, organiskās un plastmasas. Neorganiskās ķimikālijas, kas var atbrīvot gaismu, ko sauc par fotoniem, ja tās ietekmē starojums, ir metālu jodīdi un cinka sulfīds. Organiskie fosfori var ietvert naftalīnu, antracēnu un citus ar benzolu saistītus savienojumus. Plastmasa pašas par sevi parasti nav fosfors, bet ķīmiskās vielas var apvienot ar plastmasu, veidojot fotonu ģeneratoru.

Neorganiskās ķīmiskās vielas ir labākie gamma starojuma detektori, organiskās vielas ir optimālas beta daļiņām, un plastmasā iestrādātie fosfori labi darbojas neitronu noteikšanai. Radioaktīvie izotopi var sadalīties, izmantojot dažādas metodes, tāpēc detektori var saturēt vairāk nekā viena veida detektēšanas elementus. Detektoros izmantotā skaitīšanas programmatūra ir būtiska starojuma daudzuma noteikšanai, jo lielāks skaits liecina, ka ir vairāk radioaktīvo elementu vai skaitītājs atrodas radioaktivitātes tuvumā.

Kad ir izveidoti gaismas fotoni, otra svarīga daļa ir detektors, kas gan redz fotonus, gan tos skaita. Daudzi skaitītāji izmanto fotopavairotāju, kas ir elektrodu sērija, kas uzstādīta vakuuma caurulē. Kad gaismas fotons iekļūst caurulē, tas parasti ir pārāk vājš, lai to noteiktu scintilācijas skaitītāja elektroniskās shēmas. Fotons ietriecas pirmajā elektrodā, kuram ir pielikts elektriskais spriegums.

Gaismas triecienā elektrods atbrīvo vairāk elektronu, kas pārvietojas uz otro elektrodu. Katru reizi, kad tas notiek, tiek atbrīvots vairāk elektronu, un signāls kļūst spēcīgāks. Pēc vairākiem soļiem, kas notiek ļoti strauji, elektroniem pārvietojoties ar gaismas ātrumu, signāls ir pietiekami spēcīgs, lai skaitītājs to varētu noteikt, un tas reģistrē gaismas fotona klātbūtni un to saskaita. Fotopavairotājs ir ārkārtīgi jutīgs un var precīzi noteikt ļoti mazus gaismas uzplaiksnījumus no sabrukšanas.

Cits scintilācijas skaitītāja veids ir šķidruma fāzes iekārta. Šie skaitītāji var būt noderīgi laboratorijas analīzēs, jo paraugu ievieto tieši šķidrumā, kas sastāv no fosfora un šķīdinātāja. Jebkuru radioaktīvo emisiju nekavējoties nosaka paraugu apņemošie fosfori, kas pēc tam tiek skaitīti.

Šī tehnoloģija var būt noderīga, dekontaminējot radioaktīvu noplūdi, jo radioaktivitātes pārbaudei var izmantot tīrīšanas testus. Nelielus auduma paraugus noslauka virs virsmām un pēc tam ievieto šķidruma scintilācijas skaitītājā. Šo procesu var atkārtot pēc vajadzības, līdz skaitītājs parāda zemu radioaktivitātes līmeni, ko sauc par fona starojumu.