princípio do contador de cintilação Construção e trabalho

o que é cintilação

o contador de cintilação é um dispositivo usado para detectar e medir a energia da radiação.O contador de cintilação em sua forma mais simples foi introduzido pela primeira vez por Rutherford e seu colega de trabalho enquanto estudava a luminância excitada em ZnS por partículas alfa. Uma tela revestida com sulfeto de zinco ou platinocianeto de bário ou tungstato de cálcio quando exposta a partículas alfa produz cintilações que foram contadas por um microscópio de baixa potência.

o instrumento assim concebido foi chamado Spinteriscope. O processo de contagem de cintilação é um processo tedioso. O olho restringe a contagem para cerca de 100 por minuto.

a invenção dos tubos fotomultiplicadores e uma melhor compreensão das propriedades luminescentes de substâncias orgânicas e inorgânicas removeram essa desvantagem e o contador de cintilação agora é amplamente utilizado no estudo de radiações nucleares.

princípio do contador de cintilação

um contador de cintilação simples foi introduzido pela primeira vez por Karan e Barca em 1994. Os pulsos produzidos são detectados em circuitos eletrônicos convencionais após amplificação adequada. Pulsos produzidos por partículas alfa foram detectados por ZnS, fósforo com eficiência de 100%.

mais tarde Kallman (1947) estendeu sua aplicação β e γ detecção de raios usando antraceno e naftaleno cristais transparentes como meios fluorescentes. Hofstadter descobriu que o Nal tinha melhor eficiência e maior intensidade para o trabalho de contagem de raios γ.

construção de contador de cintilação

o contador de cintilação completo consiste em três partes básicas:

1. o material cintilante ou fósforo produz um pequeno flash de luz quando uma partícula carregada o atinge.
2. o tubo fotomultiplicador detecta o flash de luz e produz um pulso elétrico.
3. Amplificadores e circuitos eletrônicos registram e contam os pulsos elétricos do tubo fotomultiplicador.

o trabalho do microscópio em um cintilador simples é substituído por um tubo fotomultiplicador. Este tubo tem muitos dinodos de cartão de elétrons aos quais potenciais progressivamente mais altos são aplicados, conforme mostrado na figura.

os fotoeletrons são acelerados no campo eletrostático entre o cátodo e o primeiro dinodo, que está em um potencial positivo em relação ao cátodo. Os elétrons acelerados fornecem energia suficiente aos elétrons no dinodo para ejetar alguns deles.

pode haver até 10 elétrons secundários para cada elétron que atinge o dinodo. Esse processo de multiplicação continua até que o último dinodo receba uma Avalanche de elétrons que são finalmente coletados pelo ânodo.

a corrente de saída ou pulso no ânodo pode ser mais de um milhão de vezes maior do que a corrente originalmente emitida pelo cátodo.

trabalho do contador de cintilação

o diagrama de blocos do contador de cintilação é mostrado na figura. S é uma fonte que emite radiações ionizantes para produzir flashes de luz de curta duração no fósforo colocado na frente do fotocátodo de um tubo fotomultiplicador.

o processo de multiplicação ocorre para produzir uma Avalanche de elétrons que são finalmente coletados pelo ânodo. Um grande pulso de várias dezenas de milivolts é produzido na saída.

o pré-amplificador amplifica esses sinais e, em seguida, eles são alimentados ao discriminador cuja função é remover pulsos de baixa energia e, em seguida, eles são contados no escalar. A energia para os vários estágios é fornecida pela fonte de alimentação estabilizada.

produção de um flash de cintilação pelas partículas ionizantes recebidas e geração subsequente de um pulso elétrico em um fotomultiplicador são divididos em cinco eventos distintos.

1. a radiação incidente é absorvida pela primeira vez no material de fósforo e seus átomos ou moléculas são excitados.
2. os átomos excitados ou moléculas do material fluorescente do decaimento do fósforo e produzem flash de luz de curta duração.
3. os fótons emitidos são transmitidos ao fotocátodo do fotomultiplicador.
4. os fotoelétricos são produzidos devido à absorção de fótons de luz.
5. a multiplicação de elétrons ocorre muito rapidamente e todas essas operações ocorrem em cerca de 10-8 segundos.

os pulsos elétricos produzidos pelo tubo fotomultiplicador são proporcionais à energia dos fótons incidentes. Assim, o contador de cintilação detecta a radiação, bem como mede a energia da radiação.

um espectro típico de raios γ obtido com fonte Cs137 é mostrado na figura.

sabemos que γ-fótons de raios interagem com a matéria, principalmente, de três maneiras:

1. efeito Fotoelétrico.
2. efeito Compton.
3. produção de pares (produção de par positrão-elétron).

o efeito fotoelétrico e o efeito Compton são mais importantes para os raios γ Com energia de até 2 MeV. No entanto, o efeito fotoelétrico é realmente utilizado porque quando o raio γ incidente em um material, fotoelétron é emitido.

a energia do fotoelétron é igual à energia do raio γ absorvido. No efeito fotoelétrico, o raio γ perde toda a sua energia para o elétron. Portanto, os raios γ da mesma energia produziram fotoelétrons da mesma energia em um cristal cintilante. O pulso elétrico produzido em um tubo fotomultiplicador é proporcional à energia dos raios γ incidentes.

um contador de cintilação acoplado a um analisador multicanal é conhecido como espectrômetro de raios γ. Este espectrometro é calibrado usando raios γ De Energia conhecida. A largura do Pico de energia total na metade da altura é chamada de largura total na metade máxima (FWHM).

a resolução de energia do espectrômetro é definida como a proporção de FWHM para a energia dos raios γ correspondente ao Pico de energia total.

que ele, resolução de energia do Espectrômetro = Δ e / Ey

tipicamente, Δ e / Ey = 20% em ey = 100 K eV.

quando as energias dos raios γ estão muito próximas umas das outras, o contador de cintilação não é capaz de separá-las. em tais casos, o contador do semicondutor é usado.

tipos de contador de cintilação usados

1. iodeto de sódio.
2. Sulfureto De Zinco.
3. Csl.
4. antraceno e Estilbeno.
5. Cintiladores Plásticos e líquidos.
6. Gases.

iodeto de sódio (tálio ativado)

este é o cintilador mais comumente usado no estudo dos raios γ. Em uma comparação do contador GM, a eficiência da detecção de raios γ é muito grande. Tem uma desvantagem, é higroscópico e, portanto, deve ser selado em uma lata de alumínio com paredes refletoras ou difusoras.

sulfeto de zinco

é amplamente utilizado para a detecção dessas partículas que têm intervalos curtos. Não pode ser usado em camadas espessas porque rapidamente se torna opaco à sua própria radiação.

Csl

isso não é higroscópico e, portanto, é preferido ao iodeto de sódio.

antraceno e Estilbeno

estes são fósforos orgânicos que têm um tempo de decaimento mais rápido do que os fósforos inorgânicos. Para partículas pesadas, elas têm eficiência muito baixa. Estes são úteis para a detecção de β-partícula. Antraceno dá maior rendimento de fótons cerca de 15 para cada 1000 eV.

Cintiladores de plástico E líquido

nesses cintiladores, a energia de excitação é transferida do solvente para o soluto. Isso então re-emite radiação em uma faixa de comprimento de onda para a qual o solvente é transparente. Estes são usados em contra-telescópios que geralmente são usados em física de alta energia.

Gases

para contar partículas carregadas pesadas na presença de radiação γ, É utilizado o xenônio que emite radiação na região ultravioleta.

A alta eficiência de detecção, curta a resolução de tempo, a linearidade na resposta em uma ampla gama de energia de radiação incidente, são algumas das vantagens do Contador de cintilação que fazem deste instrumento superior ao convencional G. M. contador.

a característica a mais proeminente do contador da cintilação sobre o contador proporcional é seus pulsos extremamente curtos da duração e definição mais alta.

aplicações de contador de cintilação

• é mais eficiente para contagem de raios γ.
• com seu grande tamanho e fósforo altamente transparente, exibe uma eficiência muito alta.
• como a altura do pulso é proporcional à energia da radiação incidente, ela é usada para a investigação da distribuição de energia das radiações nucleares.
• é capaz de uma taxa de contagem rápida porque o tempo morto e o tempo de resolução são da ordem de 10-19 seg. contra 10-5 seg.no contador G. M..