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.
104 5.104 9. olovu).
Čerenkovův detektor nejjednodušším uspořádání skládá průhledného dielektrika s
http://astronuklfyzika.10.RNDr.
*) dáno mechanismem vzniku scintilací (který byl nastíněn výše). Důležitou organickou scintilační látkou anthracen, který se
používá jako normál pro porovnávání vlastností všech ostatních organických scintilátorů. Hlavní
využití kapalných scintilátorů však metody detekce zářičů beta přímo roztoku těmito
scintilátory.6, pasáž "Čerenkovovo záření",
kde jsou tabulce uvedeny prahové energie pro vznik tohoto záření pro různé druhy částic v
různých látkových prostředích. Naproti tomu organických scintilátorů,
kde scintilace vznikají při excitacích deexcitacích energetických hladin samotných molekul organické látky,
přetrvává scintilační efekt rozpuštění scintilátoru. Použití organických kapalných scintilátorů bude popsáno níže §2.2008 12:15:06]
.103 3. Jsou však velmi vhodné pro detekci elektronů beta, částic
alfa, protonů, deuteronů rovněž rychlých neutronů (neutrony vyrážejí molekul organické
látky protony, které vyvolávají scintilace jsou tak registrovány). především naftalen,
který emituje scintilační záření velmi krátké době záblesku 0,08µs vlnové délce kolem 345nm (tato
vlnová délka kratší srovnání maximem spektrální citlivosti fotokatod většiny fotonásobičů, takže někdy
používá "posunovač spektra" viz §2. anorganických scintilačních krystalů, kde
scintilace vznikají při deexcitacích energetických hladin luminiscenčních centrech krystalové mřížky, při
rozpuštění scintilátoru krystalová mřížka zaniká scintilační efekt mizí. Toto záření lze použít detekci nabitých částic vysokých energií, popř.
Anthracen emituje scintilace dobou záblesku 0,03µs vlnovou délkou 450nm, jeho konverzní účinnost
je asi poloviční než NaJ(Tl).
Organické scintilační látky své scintilační vlastnosti většinou zachovávají při svém rozpuštění
ve vhodných organických rozpouštědlech (toluen, xylen, benzen, dioxan, fenyl-cyklo-hexan, fenyléter
a pod. Fyzikální
mechanismus vzniku tohoto záření byl objasněn zmíněném §1.103 3. Jak bylo uvedeno §1. dalších organických látek můžeme uvést ještě stilben, který
emituje scintilace dobou trvání 0,08µs vlnovou délkou 380-410nm; jeho výhodou možnost
vytvářet velké krystaly. Pro detekci záření gama mají organické scintilátory příliš malou hustotu,
takže detekční účinnost byla nízká.103 5.104 5.6).
i tvrdého záření gama, které předtím zkonvertováno elektrony při interakci látkou
(nejúčinněji probíhá materiálu vysokým atomovým číslem, např.htm (33 54) [15.cz/DetekceSpektrometrie.
Čerenkovovy detektory
Kromě výše popsaných scintilačních mechanismů vyskytuje další proces vzniku světla při
interakci ionizujícího záření látkou: Čerenkovovo záření. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
část "Transmisní rtg tmografie (CT)".) vznikají tak kapalné scintilátory Kapalné scintilátory mají výhodu, dají
prostým naplněním vhodné nádoby upravit velikosti, která není dosažitelná u
pevných (krystalických) scintilátorů; používají proto např.6 "Ionizující záření",
pasáž "Čerenkovovo záření", nabitá částice, která prolétá opticky transparentním prostředím s
indexem lomu rychlostí vyšší než rychlost světla c/n tomto prostředí, vzbuzuje
"rázové" elektromagnetické vlny viditelné světlo nazývané Čerenkovovo záření.102
Organické scintilátory
Existuje řada organických látek, vykazujících scintilační vlastnosti.6 souvislosti
s metodikou detekce záření beta alfa. Jsou seřazeny podle rostoucí hustoty (která zvyšuje detekční účinnost
pro záření gama vyšších energiích):
Scintilátor: NaJ(Tl) CsJ(Tl) BaF2 Bi4Ge3O12 Lu2SiO5(Ce) CdWO4 PbWO4
Hustota [g/cm3] 3,67 4,51 4,88 7,13 7,41 7,9 8,23
λmax [nm] 415 400/565 220/310 490 420 470/540 410/500
scint. dosvit [µs] 0,23 0,6/3,4 0,3 0,04 20/5
η [foton/MeV] 4,5.
V následující tabulce uvedeno několik anorganických scintilačních materiálů, častěji používaných
ve scintilačních detektorech. při detekci kosmického záření
