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.
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.
Nejtěžší scintilační látky, jako PbWO4
, používají jako součást složitých detekčních
systémů registrujících vysokoenergetické záření terčíků velkých urychlovačů elementárních
částic (např.2 "Scintilační kamery"). LuAlO3(Ce)
(LAO), Lu1,9Y0,1SiO5 (LYSO).htm (32 54) [15.
Scintilační materiály
Existuje celá řada látek, vykazujících scintilační vlastnosti. 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). 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. Některé scintilační materiály, především NaI
(Tl), jsou hygroskopické, takže musejí být hermeticky zapouzdřeny. dalšími prvky, někdy označují jako UFC
(Ultra Fast Ceramic) ultrarychlé keramické detektory.2).cz/DetekceSpektrometrie.
Nejpoužívanější anorganickou scintilační látkou však jodid sodný, aktivovavaný 1-2% thalia NaJ(Tl).j. nového urychlovače "Large Hadron Collider" CERNu detekční části použito m.10.2 "Rentgenová diagnostika",
http://astronuklfyzika.3
"Tomografické kamery", část "Kamery PET ".
Je vhodný pro detekci nízkých středních energií záření gama (viz křivku energetické závislosti
detekční účinnosti pravé části obr.2008 12:15:06]
. Jak již bylo uvedeno, nejdéle
známou scintilační látkou sirník zinečnatý aktivovaný atomy stříbra ZnS(Ag).5 "Elementární částice", část "Urychlovače nabitých částic ". pravé scintilátory proto označují látky, které tyto vlastnosti
mají optimalizovány. Používají m.4. organických scintilátorů důležitá
rozpustnost organických rozpouštědlech další chemické vlastnosti, důležité pro aplikaci
kapalných scintilátorů (viz níže).
Pro některé speciální účely, jako detekce tvrdšího X-záření CT, používají další scintilační materiály jako
je Lu1,9Y0,1SiO5 (LYSO), CdWO4. i
téměř tisíc krystalů PbWO4) viz §1.
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.
Anorganické scintilátory
Nejprve zmíníme scintilačních materiálech anorganických. 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. Scintilátory založené keramických materiálech (kysličníky křemíku),
dopovaných vzácnými zeminami (jako gadolinium nebo ytrium) příp.RNDr. Pokud pouzdro není dokonale hermetické, pohlcuje krystal vlhkost vzduchu, dochází k
jeho hydrolýze (projevuje žloutnutím), ztrácí dokonalou transparenci, zhoršuje energetické rozlišení
a konverzní účinnost.
♦ Energetické rozlišení
charakterizuje schopnost rozlišit dva fotony záření gama blízkými hodnotami energie.2.j. Musí se
proto montovat vzduchotěsných pouzder skleněným výstupním okénkem, vnitřní stěny
pouzdra jsou opatřeny reflexním povlakem např. 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. 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). rozhodující zvláště při aplikacích
ve scintilačních kamerách (viz §4. Jeho nevýhodou je, hygroskopický
