O que é um contador de cintilação?

Um contador de cintilação é um dispositivo usado para detectar e medir emissões de elementos radioativos. A radioatividade é uma liberação de partículas ou energia de certos elementos que contêm muitos nêutrons e pode ser perigosa para seres humanos, animais e plantas. O contador de cintilação combina um produto químico que cria luz quando atingido por emissões radioativas e um detector para detectar e contar os pulsos de luz.

Muitos elementos possuem isótopos, moléculas que contêm diferentes números de nêutrons com o mesmo número de prótons e elétrons. A maioria dos isótopos é estável e nada irá mudar sua composição química ao longo do tempo. Vários isótopos radioativos, no entanto, não mantêm os nêutrons no lugar e começam a decair radioativamente.

Existem três tipos principais de decaimento radioativo, e cada um tem características diferentes. A radiação alfa é uma partícula que combina prótons e nêutrons e possui uma energia relativamente baixa, permitindo que seja interrompida pela água ou por finas placas de metal. A radiação beta é um elétron de alta energia liberado do elemento e pode penetrar nos tecidos do corpo e nas camadas de proteção. A radiação gama não é uma partícula, mas uma onda eletromagnética, semelhante à luz, que possui uma energia muito alta e só pode ser protegida por camadas de placa de chumbo densa.

Todos os três tipos causam danos celulares a plantas e animais porque causam alterações nas moléculas quando atingidos pela radiação. Quando uma partícula radioativa ou radiação gama atinge uma molécula, ela libera elétrons nos tecidos circundantes ou no ar. Se a radiação atingir um produto químico que produz um flash de luz quando atingido, e a luz puder ser detectada, um contador de cintilação foi criado.

Existem três tipos de produtos químicos de cintilação sólidos, chamados fósforos, usados ​​em contadores e incluem inorgânicos, orgânicos e plásticos. Os produtos químicos inorgânicos que podem liberar luz, chamados fótons, quando atingidos pela radiação incluem iodetos metálicos e sulfeto de zinco. Os fósforos orgânicos podem incluir naftaleno, antraceno e outros compostos relacionados ao benzeno. Os plásticos por si só não são tipicamente fósforos, mas os produtos químicos podem ser combinados com um plástico para formar um gerador de fótons.

Os produtos químicos inorgânicos são os melhores detectores de radiação gama, os orgânicos são ótimos para partículas beta e os fósforos embebidos em plástico funcionam bem para a detecção de nêutrons. Os isótopos radioativos podem decair usando uma variedade de métodos, para que os detectores possam conter mais de um tipo de elemento de detecção. O software de contagem usado nos detectores é crítico para determinar a quantidade de radiação, porque contagens mais altas indicam que mais elemento radioativo está presente ou que o contador está próximo à radioatividade.

Depois que os fótons da luz são criados, a outra parte importante é o detector, que vê os fótons e os conta. Muitos contadores usam um fotomultiplicador, que é uma série de eletrodos montados em um tubo de vácuo. Quando um fóton de luz entra no tubo, ele normalmente é muito fraco para ser detectado pelos circuitos eletrônicos no contador de cintilação. O fóton atinge o primeiro eletrodo, que tem uma voltagem elétrica aplicada a ele.

Quando atingido pela luz, o eletrodo libera mais elétrons, que viajam para o segundo eletrodo. Cada vez que isso ocorre, mais elétrons são liberados e o sinal fica mais forte. Após várias etapas, que ocorrem muito rapidamente com os elétrons que viajam na velocidade da luz, o sinal é forte o suficiente para o contador detectá-lo e registra a presença de um fóton de luz e o conta. Um fotomultiplicador é extremamente sensível e pode detectar com precisão pequenos flashes de luz da decomposição.

Outro tipo de contador de cintilação é uma unidade de fase líquida. Esses contadores podem ser úteis em análises de laboratório, porque uma amostra é colocada diretamente em um líquido composto de fósforo e solvente. Qualquer emissão radioativa é detectada imediatamente pelos fósforos ao redor da amostra, que são contados.

Essa tecnologia pode ser útil ao descontaminar um derramamento radioativo, porque os testes de limpeza podem ser usados ​​para verificar a radioatividade. Pequenas amostras de tecido são limpas sobre as superfícies e depois colocadas em um contador de cintilação líquida. Esse processo pode ser repetido conforme necessário até que o contador mostre que a radioatividade está em níveis baixos, chamada radiação de fundo.