Cos'è un contatore di scintillazione?
Un contatore di scintillazione è un dispositivo utilizzato per rilevare e misurare le emissioni da elementi radioattivi. La radioattività è un rilascio di particelle o energia da alcuni elementi che contengono troppi neutroni e può essere pericolosa per l'uomo, gli animali e le piante. Il bancone di scintillazione combina una sostanza chimica che crea luce quando colpita dalle emissioni radioattive e un rivelatore per percepire e contare gli impulsi di luce.
Molti elementi hanno isotopi, molecole che contengono numeri diversi di neutroni con lo stesso numero di protoni ed elettroni. La maggior parte degli isotopi sono stabili e non succederà nulla nel tempo chimico. Numerosi isotopi radioattivi, tuttavia, non manterranno i neutroni in atto e inizieranno a decadere in modo radioattivo.
Esistono tre tipi principali di decadimento radioattivo e ognuno ha caratteristiche diverse. La radiazione alfa è una particella che combina protoni e neutroni e ha un'energia relativamente bassa, permettendo che venga fermata dall'acqua o dalla piastra di metallo sottileS. Le radiazioni beta sono elettroni ad alta energia rilasciati dall'elemento e possono penetrare nei tessuti corporei e strati di schermatura protettiva. La radiazione gamma non è una particella ma piuttosto un'onda elettromagnetica, simile alla luce, che ha un'energia molto elevata e può essere protetta solo da strati di piastra di piombo densa.
Tutti e tre i tipi causano danni cellulari a piante e animali perché causano il cambiamento delle molecole quando colpite dalle radiazioni. Poiché una particella radioattiva o una radiazione gamma colpisce una molecola, rilascerà elettroni nei tessuti circostanti o nell'aria. Se la radiazione colpisce una sostanza chimica che dà un lampo di luce quando colpita e la luce può essere rilevata, è stato creato un contatore di scintillazione.
Esistono tre tipi di sostanze chimiche di scintillazione solida, chiamati fosfori, utilizzati nei contatori e includono inorganici, organici e materiali. Prodotti chimici inorganici in grado di rilasciare la luce, CAI fotoni LLED, quando colpiti dalle radiazioni includono iodidi metallici e solfuro di zinco. I fosfori organici possono includere naftalene, antracene e altri composti correlati al benzene. Le materie plastiche da sole non sono in genere fosfori, ma i prodotti chimici possono essere combinati con una plastica per formare un generatore di fotoni.
Le sostanze chimiche inorganiche sono i migliori rilevatori per le radiazioni gamma, i organici sono ottimali per le particelle beta e i fosfori incorporati in plastica funzionano bene per il rilevamento dei neutroni. Gli isotopi radioattivi possono decadere usando una varietà di metodi, quindi i rilevatori possono contenere più di un tipo di elemento di rilevamento. Il software di conteggio utilizzato nei rilevatori è fondamentale per determinare la quantità di radiazioni, poiché i conteggi più elevati indicano che è presente un maggiore elemento radioattivo o il contatore è vicino alla radioattività.
Una volta creati fotoni di luce, l'altra parte importante è il rivelatore, che vede entrambi i fotoni e li conta. Molti contatori usano un fotomultiplicatore, che è una serie di elettrodi mcondotto in un tubo a vuoto. Quando un fotone di luce entra nel tubo, è normalmente troppo debole per essere rilevato dai circuiti elettronici nel bancone di scintillazione. Il fotone colpisce il primo elettrodo, che ha una tensione elettrica applicata ad esso.
Se colpito dalla luce, l'elettrodo rilascia più elettroni, che viaggiano al secondo elettrodo. Ogni volta che si verifica, vengono rilasciati più elettroni e il segnale diventa più forte. Dopo diversi passaggi, che si verificano molto rapidamente con gli elettroni che viaggiano alla velocità della luce, il segnale è abbastanza forte da consentire al bancone di rilevarlo e registra la presenza di un fotone di luce e lo conta. Un fotomultiplicatore è estremamente sensibile e può rilevare accuratamente i lampi molto piccoli di luce dal decadimento.
Un altro tipo di contatore di scintillazione è un'unità in fase liquida. Questi contatori possono essere utili nell'analisi di laboratorio, poiché un campione viene posizionato direttamente in un liquido composto da un fosforo e un solvente. Qualsiasi emissione radioattivaviene rilevato immediatamente dai fosfori che circondano il campione, che vengono quindi contati.
Questa tecnologia può essere utile quando si decontamina una fuoriuscita radioattiva, perché i test di pulizia possono essere utilizzati per verificare la radioattività. Campioni di tessuti piccoli vengono cancellati sulle superfici e quindi posizionati in un bancone di scintillazione liquida. Questo processo può essere ripetuto se necessario fino a quando il contatore mostra che la radioattività è a livelli bassi, chiamati radiazioni di fondo.