Сцинтиллятор

Опубликовано 16.07.2011 Ведущий Антон Панкратов

Одним из основных способов регистрации ядерных излучений является использование устройств излучающих свет при поглощении ионизирующего излучения. Такие устройства называются сцинтилляторами и по материалу из которого они производятся подразделяются на неорганические, органические, газовые и жидкостные. Все они используются при производстве Сцинтилляционных детекторов ядерных излучений.
Неорганические сцинтилляторы-иодиды и сульфиды щелочных и переходных металлов. Иногда для увеличения световыхода в кристалл вводят так называемый активатор (или допант). Так, в сцинтилляторе NaI(Tl) (натрий йод-таллий йод) в кристаллической матрице иодида натрия содержатся активирующие центры таллия (примесь на уровне сотых долей процента). Сцинтилляторы, которые светятся без активатора, называются собственными. Особым типом неорганических сцинтилляторов являются прозрачные керамические сцинтилляторы, например Иттралокс-твёрдый раствор двуокиси тория в окиси иттрия. Этот керамический материал наряду со свойством сцинтиллятора используется в качестве высокотемпературного стекла, прозрачного в ИК диапазоне. Органические сцинтилляторы это двух-трёхкомпонентные смеси. Первичные центры флуоресценции возбуждаются за счёт потери энергии налетающими частицами. При распаде этих возбуждённых состояний излучается свет в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Длина поглощения этого ультрафиолета, однако, весьма мала: центры флуоресценции непрозрачны для их собственного излученного света. Вывод света осуществляется добавлением к сцинтиллятору второго компонента, поглощающего первично излученный свет и переизлучающего его изотропно с большими длинами волн (так называемого сместителя спектра, или шифтера). Наиболее распространенными примерами такого сцинтиллятора являются нафталин и атрацен. Они обладают меньшим временем высвечивания (быстродействием) но меньшей светоотдачей (КПД) по сравнению с неорганическими сцинтилляторами. Функцию газовых сцинтилляторов могут выполнять смеси инертных газов. Они отличаются очень высоким быстродействием (время высвечивания единицы-десятки наносекунд) но при этом низкой светоотдачей. Жидкие сцинтилляторы — это растворы сцинтиллирующего вещества в некоторой органической жидкости. Их особенности, как органических сцинтилляторов, это малое время высвечивания (порядка десятков наносекунд) и малая эффективности, даже в сравнении с органическими кристаллами. Эти сцинтилляторы, в силу того, что это жидкость, обладают уникальными сферами применения. Во-первых, в жидкие сцинтилляторы можно без каких-нибудь проблем вводить добавки чувствительные к какому-то определенному виду излучения. Во-вторых, жидкие сцинтилляторы можно делать любого объема. Их можно буквально заливать в гигантские емкости, для того, чтобы надежно регистрировать слабо реагирующие с веществом частицы (например, нейтрино). Все это делает данный тип сцинтилляторов весьма перспективным для применения в лабораторной практике и контрольном оборудовании в энергетике и на производстве.