V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
pro detekci anihilačního e-e+ záření gama energii 511keV
v kamerách pozitronové emisní tomografie (PET), kde potřeba dosáhnout vysoké detekční
účinnosti při příliš velké tloušťce krystalu (aby prstencovém detektoru kamery dosáhlo
vysokého prostorového rozlišení lokalizace scintilací soustavou fotonásobičů) viz §4. Dokonce lze říci, téměř každá
opticky transparentní látka při interakci ionizujícím zářením vysílá určité množství fotonů
viditelného světla, avšak světelný výtěžek obvykle malý, vlnová délka tohoto světla nemusí
odpovídat maximu spektrální citlivosti fotokatody fotonásobičů časová délka scintilace nemusí
být dostatečně krátká. LuAlO3(Ce)
(LAO), Lu1,9Y0,1SiO5 (LYSO).2 "Rentgenová diagnostika",
http://astronuklfyzika.cz/DetekceSpektrometrie.
♦ Energetické rozlišení
charakterizuje schopnost rozlišit dva fotony záření gama blízkými hodnotami energie. nového urychlovače "Large Hadron Collider" CERNu detekční části použito m.
Je vhodný pro detekci nízkých středních energií záření gama (viz křivku energetické závislosti
detekční účinnosti pravé části obr. Scintilátory založené keramických materiálech (kysličníky křemíku),
dopovaných vzácnými zeminami (jako gadolinium nebo ytrium) příp.2008 12:15:06]
.
Anorganické scintilátory
Nejprve zmíníme scintilačních materiálech anorganických. Jeho nevýhodou je, hygroskopický.3
"Tomografické kamery", část "Kamery PET ". i
téměř tisíc krystalů PbWO4) viz §1.j.
Pro některé speciální účely, jako detekce tvrdšího X-záření CT, používají další scintilační materiály jako
je Lu1,9Y0,1SiO5 (LYSO), CdWO4.5 "Elementární částice", část "Urychlovače nabitých částic ".j. Musí se
proto montovat vzduchotěsných pouzder skleněným výstupním okénkem, vnitřní stěny
pouzdra jsou opatřeny reflexním povlakem např.
Pro detekci vyšších energií záření gama jsou hlediska detekční účinnosti vhodnější scintilátory s
vyšší hustotou Bi4
Ge3
O12
(zkráceně značí BGO) Lu2
SiO5
(Ce) (LSO), popř. organických scintilátorů důležitá
rozpustnost organických rozpouštědlech další chemické vlastnosti, důležité pro aplikaci
kapalných scintilátorů (viz níže). Některé větší
anorganické monokrystaly mohou být značně křehké, takže třeba chránit před mechanickým
tlakem též před většími teplotními gradienty (rozdílná teplotní roztažnost může způsobovat
mechanické namáhání uvnitř krystalu vést jeho prasknutí). Jak již bylo uvedeno, nejdéle
známou scintilační látkou sirník zinečnatý aktivovaný atomy stříbra ZnS(Ag).2 "Scintilační kamery").10. pravé scintilátory proto označují látky, které tyto vlastnosti
mají optimalizovány.
Nejpoužívanější anorganickou scintilační látkou však jodid sodný, aktivovavaný 1-2% thalia NaJ(Tl). Výsledné
rozlišení závisí více faktorech, především dokonalé optické průzračnosti scintilačního materiálu
- aby pokud možno stejné procento scintilačních fotonů, nezávisle místě scintilace, mohlo
dopadnout fotokatodu fotonásobiče. Pokud pouzdro není dokonale hermetické, pohlcuje krystal vlhkost vzduchu, dochází k
jeho hydrolýze (projevuje žloutnutím), ztrácí dokonalou transparenci, zhoršuje energetické rozlišení
a konverzní účinnost.htm (32 54) [15.2. kysličníku hořečnatého pro zvýšení světelného
výtěžku. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
je zvláště to, jak velké monokrystaly lze daného materiálu vypěstovat, při zachování dobré
homogenity optické transparentnosti (viz další bod).
Nejtěžší scintilační látky, jako PbWO4
, používají jako součást složitých detekčních
systémů registrujících vysokoenergetické záření terčíků velkých urychlovačů elementárních
částic (např.4. Některé scintilační materiály, především NaI
(Tl), jsou hygroskopické, takže musejí být hermeticky zapouzdřeny. Scintilační záblesky jsou snímány buď fotonásobiči,
nebo fototranzistory (podstatně jednodušší levnější fototranzistory fotodiody jsou postačující tehdy, když jedná
jen prostou detekci, nikoli spektrometrii; další výhodou jsou miniaturní rozměry) viz §3.RNDr.2). Používají m. rozhodující zvláště při aplikacích
ve scintilačních kamerách (viz §4. dalšími prvky, někdy označují jako UFC
(Ultra Fast Ceramic) ultrarychlé keramické detektory.
Scintilační materiály
Existuje celá řada látek, vykazujících scintilační vlastnosti
