Hva er en scintillasjonsteller?
En scintillasjonsteller er en enhet som brukes til å oppdage og måle utslipp fra radioaktive elementer. Radioaktivitet er en frigjøring av partikler eller energi fra visse elementer som inneholder for mange nøytroner, og kan være farlige for mennesker, dyr og planter. Scintillasjonstelleren kombinerer et kjemikalie som skaper lys når det rammes av radioaktive utslipp, og en detektor for å føle og telle lyspulsene.
Mange elementer har isotoper, molekyler som inneholder forskjellige antall nøytroner med samme antall protoner og elektroner. De fleste isotoper er stabile, og ingenting vil skje med å endre sin kjemiske sminke over tid. En rekke radioaktive isotoper vil imidlertid ikke holde nøytronene på plass og begynne å radioaktivt forfalle.
Det er tre hovedtyper av radioaktivt forfall, og hver har forskjellige egenskaper. Alfastråling er en partikkel som kombinerer protoner og nøytroner og har en relativt lav energi, slik at den kan stoppes av vann eller tynne metallplater. Betastråling er høyenergi-elektroner frigjort fra elementet, og kan trenge gjennom kroppsvev og lag med beskyttende skjerming. Gamma-stråling er ikke en partikkel, men snarere en elektromagnetisk bølge, lik lys, som har en veldig høy energi og bare kan skjermes av lag med tett blyplate.
Alle tre typene forårsaker celleskader på planter og dyr fordi de får molekyler til å endre seg når de blir rammet av stråling. Når en radioaktiv partikkel eller gammastråling rammer et molekyl, vil den frigjøre elektroner i omgivende vev eller i luften. Hvis strålingen rammer et kjemikalie som gir et lysglimt når det slås, og lyset kan oppdages, er det laget en scintillasjonsteller.
Det er tre typer faste scintillasjonskjemikalier, kalt fosfor, brukt i tellere, og inkluderer uorganisk, organisk og plast. Uorganiske kjemikalier som kan frigjøre lys, kalt fotoner, når de blir truffet av stråling inkluderer metalljodider og sinksulfid. Organiske fosforer kan omfatte naftalen, antracen og andre benzenrelaterte forbindelser. Plast i seg selv er ikke typisk fosfor, men kjemikalier kan kombineres med en plast for å danne en fotongenerator.
Uorganiske kjemikalier er de beste detektorene for gammastråling, organiske stoffer er optimale for beta-partikler, og plast-innebygde fosfor fungerer godt for nøytrondeteksjon. Radioaktive isotoper kan forfalle ved bruk av en rekke metoder, slik at detektorer kan inneholde mer enn en type deteksjonselement. Telleprogramvaren som brukes i detektorer er kritisk for å bestemme mengden stråling, fordi høyere tellinger indikerer at mer radioaktivt element er til stede eller telleren er i nærheten av radioaktiviteten.
Når fotoner av lys er opprettet, er den andre viktige delen detektoren, som både ser fotonene og teller dem. Mange tellere bruker en fotomultiplikator, som er en serie elektroder montert i et vakuumrør. Når et lysfoton kommer inn i røret, er det normalt for svakt til å bli oppdaget av de elektroniske kretsene i scintillasjonstelleren. Fotonet slår den første elektroden, som har en elektrisk spenning påført.
Når det blir slått av lyset, frigjør elektroden flere elektroner som går til den andre elektroden. Hver gang dette skjer frigjøres flere elektroner, og signalet blir sterkere. Etter flere trinn, som oppstår veldig raskt med elektroner som kjører med lysets hastighet, er signalet sterkt nok til at telleren kan oppdage det, og det registrerer tilstedeværelsen av et foton av lys og teller det. En fotomultiplikator er ekstremt følsom og kan oppdage svært små lysglimt fra forfall.
En annen type scintillasjonsteller er en væskefaseenhet. Disse tellere kan være nyttige i laboratorieanalyse, fordi en prøve blir plassert direkte i en væske sammensatt av en fosfor og et løsningsmiddel. Eventuelt radioaktivt utslipp oppdages umiddelbart av fosforene som omgir prøven, som deretter telles.
Denne teknologien kan være nyttig ved dekontaminering av et radioaktivt søl, fordi tørkeprøver kan brukes til å sjekke for radioaktivitet. Små klutprøver tørkes over overflater og plasseres deretter i en væskesintillasjonsteller. Denne prosessen kan gjentas om nødvendig til telleren viser radioaktivitet til å være på lave nivåer, kalt bakgrunnsstråling.