Hvad er en scintillationstæller?
En scintillationstæller er en enhed der bruges til at registrere og måle emissioner fra radioaktive elementer. Radioaktivitet er en frigivelse af partikler eller energi fra visse elementer, der indeholder for mange neutroner og kan være farlige for mennesker, dyr og planter. Scintillationstælleren kombinerer et kemikalie, der skaber lys, når det rammer af radioaktive emissioner, og en detektor til at registrere og tælle lysimpulser.
Mange elementer har isotoper, molekyler, der indeholder forskellige antal neutroner med det samme antal protoner og elektroner. De fleste isotoper er stabile, og intet vil ske for at ændre deres kemiske makeup over tid. En række radioaktive isotoper vil imidlertid ikke holde neutronerne på plads og begynde at radioaktivt henfalde.
Der er tre hovedtyper af radioaktivt henfald, og hver har forskellige egenskaber. Alfastråling er en partikel, der kombinerer protoner og neutroner og har en relativt lav energi, så den kan stoppes af vand eller tynde metalplader. Betastråling er elektroner med høj energi, der frigives fra elementet, og kan trænge ind i kropsvæv og lag med beskyttende afskærmning. Gamma-stråling er ikke en partikel, men snarere en elektromagnetisk bølge, der ligner lys, der har en meget høj energi og kun kan beskyttes af lag med tæt blyplade.
Alle tre typer forårsager celleskader på planter og dyr, fordi de får molekyler til at ændre sig, når de bliver ramt af stråling. Når en radioaktiv partikel- eller gammastråling rammer et molekyle, frigiver den elektroner i omgivende væv eller i luften. Hvis strålingen rammer et kemikalie, der giver et lysglimt, når det rammer, og lyset kan detekteres, er der oprettet en scintillationstæller.
Der er tre typer faste scintillationskemikalier, kaldet fosfor, der bruges i tællere og inkluderer uorganisk, organisk og plast. Uorganiske kemikalier, der kan frigive lys, kaldet fotoner, når de er ramt af stråling, inkluderer metaliodider og zinksulfid. Organiske fosforer kan indbefatte naphthalen, anthracen og andre benzenrelaterede forbindelser. Plast i sig selv er ikke typisk fosfor, men kemikalier kan kombineres med en plast for at danne en fotongenerator.
Uorganiske kemikalier er de bedste detektorer for gammastråling, organiske stoffer er optimale for beta-partikler, og plastindbyggede fosfor fungerer godt til neutrondetektion. Radioaktive isotoper kan forfaldne ved hjælp af forskellige metoder, så detektorer kan indeholde mere end en type detektionselement. Tællesoftwaren, der bruges i detektorer, er kritisk til bestemmelse af strålingsmængden, fordi højere tællinger indikerer, at der er mere radioaktivt element, eller tælleren er i nærheden af radioaktiviteten.
Når fotoner af lys er oprettet, er den anden vigtige del detektoren, der både ser fotonerne og tæller dem. Mange tællere bruger en fotomultiplikator, som er en serie elektroder monteret i et vakuumrør. Når en foton af lys kommer ind i røret, er det normalt for svagt til at blive detekteret af de elektroniske kredsløb i scintillationstælleren. Fotonet rammer den første elektrode, der har en elektrisk spænding tilført den.
Når elektroden slås af lyset, frigiver flere elektroner, der kører til den anden elektrode. Hver gang dette sker frigives flere elektroner, og signalet bliver stærkere. Efter flere trin, der forekommer meget hurtigt med elektroner, der kører med lysets hastighed, er signalet stærkt nok til, at tælleren kan registrere det, og det registrerer tilstedeværelsen af en lysfoton og tæller det. En fotomultiplikator er ekstremt følsom og kan nøjagtigt registrere meget små lysglimt fra forfald.
En anden type scintillationstæller er en væskefaseenhed. Disse tællere kan være nyttige i laboratorieanalyse, fordi en prøve placeres direkte i en væske sammensat af en phosphor og et opløsningsmiddel. Enhver radioaktiv emission detekteres øjeblikkeligt af fosforerne, der omgiver prøven, som derefter tælles.
Denne teknologi kan være nyttig ved dekontaminering af et radioaktivt spild, fordi aftørringstest kan bruges til at kontrollere for radioaktivitet. Små kludprøver aftørres over overflader og placeres derefter i en flydende scintillationstæller. Denne proces kan gentages om nødvendigt, indtil tælleren viser, at radioaktivitet er i lave niveauer, kaldet baggrundsstråling.