Vad är en Scintillation Counter?
En scintillationsräknare är en anordning som används för att upptäcka och mäta utsläpp från radioaktiva element. Radioaktivitet är en frisättning av partiklar eller energi från vissa element som innehåller för många neutroner och kan vara farliga för människor, djur och växter. Scintillationsräknaren kombinerar en kemikalie som skapar ljus när den slås av radioaktiva utsläpp och en detektor för att avkänna och räkna ljuspulserna.
Många element har isotoper, molekyler som innehåller olika antal neutroner med samma antal protoner och elektroner. De flesta isotoper är stabila, och ingenting kommer att hända för att ändra deras kemiska smink över tid. Ett antal radioaktiva isotoper kommer emellertid inte att hålla neutronerna på plats och börjar radioaktivt förfalla.
Det finns tre huvudtyper av radioaktivt förfall, och var och en har olika egenskaper. Alfastrålning är en partikel som kombinerar protoner och neutroner och har en relativt låg energi, vilket gör att den kan stoppas av vatten eller tunna metallplattor. Betastrålning är elektroner med hög energi som frigörs från elementet och kan tränga igenom kroppsvävnader och lager av skyddande skärmning. Gamma-strålning är inte en partikel utan snarare en elektromagnetisk våg, liknande ljus, som har en mycket hög energi och endast kan skyddas av lager av tät blyplatta.
Alla tre typerna orsakar cellskador på växter och djur eftersom de får molekyler att förändras när de drabbas av strålning. När en radioaktiv partikel eller gammastrålning träffar en molekyl kommer den att frigöra elektroner i omgivande vävnader eller i luften. Om strålningen träffar en kemikalie som ger en blixtljus när den slås och ljuset kan upptäckas har en scintillationsräknare skapats.
Det finns tre typer av fasta scintillationskemikalier, kallad fosfor, som används i räknare och inkluderar oorganiska, organiska och plast. Oorganiska kemikalier som kan släppa ut ljus, kallade fotoner, när de drabbas av strålning inkluderar metalljodider och zinksulfid. Organiska fosforer kan inkludera naftalen, antracen och andra bensenrelaterade föreningar. Plast i sig är inte vanligtvis fosforer, men kemikalier kan kombineras med en plast för att bilda en fotongenerator.
Oorganiska kemikalier är de bästa detektorerna för gammastrålning, organiska material är optimala för betapartiklar och plast-inbäddade fosfor fungerar bra för neutrondetektion. Radioaktiva isotoper kan förfalla med olika metoder, så detektorer kan innehålla mer än en typ av detekteringselement. Räkningsprogramvaran som används i detektorer är avgörande för att bestämma strålningsmängden, eftersom högre räkningar indikerar att mer radioaktivt element är närvarande eller räknaren är nära radioaktiviteten.
När fotoner av ljus skapats är den andra viktiga delen detektorn, som både ser fotonerna och räknar dem. Många räknare använder en fotomultiplikator, som är en serie elektroder monterade i ett vakuumrör. När en ljusfoton kommer in i röret är det normalt för svagt att detekteras av de elektroniska kretsarna i scintillationsräknaren. Fotonen slår den första elektroden, som har en elektrisk spänning ansluten till den.
När den slås av ljuset släpper elektroden fler elektroner som går till den andra elektroden. Varje gång detta inträffar släpps fler elektroner och signalen blir starkare. Efter flera steg, som uppträder mycket snabbt med elektroner som rör sig med ljusets hastighet, är signalen tillräckligt stark för att räknaren kan upptäcka den, och den registrerar närvaron av en ljusfoton och räknar den. En fotomultiplikator är extremt känslig och kan exakt upptäcka mycket små ljusblinkar från förfall.
En annan typ av scintillationsräknare är en vätskefasenhet. Dessa räknare kan vara användbara vid laboratorieanalys, eftersom ett prov placeras direkt i en vätska som består av en fosfor och ett lösningsmedel. Alla radioaktiva emissioner upptäcks omedelbart av fosforerna som omger provet, som sedan räknas.
Denna teknik kan vara användbar vid dekontaminering av ett radioaktivt spill, eftersom torkningstest kan användas för att kontrollera om radioaktivitet. Små tygprover torkas över ytor och placeras sedan i en vätskescintillationsräknare. Denna process kan upprepas vid behov tills räknaren visar att radioaktiviteten är låg, kallad bakgrundsstrålning.