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.
Mnohé přechody při
srážkách vedou nezářivému přenosu energie.
♦ Luminiscenční spektrum
popisuje spektrální složení (vlnové délky) emitovaného světla. Obecně jsou však elektronové přechody provázeny zářením ve
viditelné nebo ultrafialové části spektra, přičemž každý přechod jemnou strukturu jeví jako série těsně vedle
sebe položených čar důsledku přítomnosti různých rotačních vibračních stavů každém elektronovém stavu. lehkých
materiálů většina záření prochází bez absorbce fotoefektem (či vícenásobným
Comptonovým rozptylem). Jednou možností prostě přímý přechod základní stav s
emisí jednoho fotonu (pokud excitaci došlo ozářením světlem, emitovaný foton stejnou energii jako měl
absorbovaný foton).
♦ Mechanické, chemické optické vlastnosti
materiálu scintilátoru jsou důležité pro praktickou realizaci konstrukci scintilačních detektorů. Pro účinnou detekci zejména tvrdšího záření energiích stovky keV
až jednotky MeV) jsou vhodné scintilátory hustotě cca 3-9 g/cm3.2.2008 12:15:06]
. Molekula excitovaném elektronovém
stavu může ztratit energii vrátit svého základního stavu různými způsoby (je-li tato energie příliš vysoká,
může dokonce dojít disociaci zániku molekuly).
Rozdílný vznik scintilací anorganických organických scintilátorech
Je místě zdůraznit rozdílný mechanismus vzniku scintilací organických anorganických scintilátorech:
♦ anorganických scintilátorech scintilační efekt vlastností vhodně uspořádané krystalové mřížky s
luminiscenčními centry. praxi se
častěji než konverzní účinnost používá tzv. Toto luminiscenční spektrum je
důležité srovnat maximem spektrální citlivosti fotokatody, které většiny fotonásobičů v
modré oblasti spektra cca 600-700nm.
♦ Scintilační dosvit
Další důležitou charakteristikou, popisující časové vlastnosti, doba trvání scintilace, čili tzv. Při rozpuštění anorganické látky (např.
Při pohlcení energie tedy dochází přechodu molekul základního stavu vyšší energetickou
hladinu, níž molekula vrací základního stavu jednak vyzářením tepelné energie,
jednak fluorescenčního kvanta obr.RNDr.cz/DetekceSpektrometrie. vodě) krystalová mřížka zaniká scintilační efekt mizí. Jinou možností fluorescence: molekula může odevzdat část své vibrační energie při srážkách
s jinými molekulami, takže zářivý přechod nastává nižší sub-hladiny elektronového stavu (fluorescenční záření má
nižší frekvenci než záření původně absorbované).
♦ organických scintilátorech vznikají scintilace deexcitací vlastních molekul vhodných organických sloučenin.
Vlastnosti scintilátorů
Uvedeme nyní některé fyzikální parametry, kterými lze scintilační materiály charakterizovat které
jsou důležité pro jejich praktické aplikace.3 vpravo (opět tam vyznačena jen luminiscenční deexcitace
molekuly scintilátoru). Zářivé přechody mezi některými hladinami jsou "zakázané"
výběrovými pravidly, takže takové přechody nastávají značně dlouhou dobu vzniká fosforescenční záření,
které může být emitováno celé minuty nebo hodiny poté, došlo excitaci molekul. Tento parametr
spoluurčuje rychlost celého procesu scintilační detekce mrtvou dobu detektotu časové rozlišení
při koincidenčním použití dvou více scintilačních detektorů. světelný výtěžek, udávaný jako počet emitovaných
světelných fotonů 1MeV pohlcené energie detekovaného kvanta primárního záření.
Určuje míru absorbce záření scintilátoru tím výslednou detekční účinnost. Důležité
http://astronuklfyzika.
♦ Konverzní účinnost
Základním parametrem scintilačního materiálu konverzní účinnost, což podíl [%] úhrnné
energie emitovaného světla absorbované energie vstupujících kvant ionizujícího záření.htm (31 54) [15.4. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
hladinami valenčních elektronů činí několik elektronvoltů příslušná spektra jsou viditelné ultrafialové oblasti.
♦ Hustota
a protonové (atomové) číslo scintilačního materiálu důležité zejména pro detekci záření gama. Fluorescenci jeví především molekuly aromatických uhlovodíků dvojnými
či vícenásobnými benzenovými jádry (konkrétní druhy budou zmíněny níže).10.
Při rozpuštění takového scintilátoru vhodném organickém rozpouštědle zůstávají organické molekuly beze změny
a scintilační efekt většinou zachován vznikne kapalný scintilátor vlastnostech kapalných scintilátorů jejich
použití bude podrobněji pojednáno níže §2.6, část "Detekce záření beta kapalnými scintilátory").
Právě excitované elektronové stavy jsou důležité pro vznik scintilací; jedná většinou excitace deexcitace
elektronů tvořících meziatomové vazby aromatické molekule (p-elektrony).
scintilační dosvit doba, niž tok scintilačních fotonů poklesne 1/e
