Scintillaatorid

Scintillaatorid on materjalid, mis ioniseeriva kiirguse toimel eraldavad valgusemissiooni ehk fotoneid. Seda valgusvoogu saab detekteerida fotodetektoriga, näiteks fotomultipliatoriga või SiPM-iga, ja konverteerida elektriliseks signaaliks. Scintillaatorid on oluline osa kiirgusdetektorite süsteemides ning neid kasutatakse nii kiirguse tuvastamiseks kui ka kvantitatiivseks mõõtmiseks.

Peamised tüübid on tahked inorgaanilised kristallid, nagu NaI(Tl), CsI(Tl), BGO ja LSO/LYSO, ning orgaanilised plast- ja vedelad scintillaatorid. Tahked kristallid annavad sageli kõrge tiheduse ja head gamma-detekteerimise omadused, kuid valgusvoim ja laguaeg varieeruvad. NaI(Tl) on väga valgusvoogne, kuid higroskoopne ja vajab kapseldust; CsI(Tl) on vähem higroskoopne ja üldiselt kiire; BGO on väga tihe, kuid valgusvoog on madalam. Orgaanilised plast- ja vedelad scintillaatorid on tavaliselt väga kiired ja kergemad, kuid tihedus ning energiaparameetrid on madalamad.

Olulised omadused on valgusvõimsus (valgusfotoneid per MeV kiirgusega), laguaeg (ns–µs), emissiooni spekter ja lainepikkus, tihedus ja efektiivne Z. Need omadused mõjutavad detektori energiastabiilsust, lahutusvõimet ja ajalist täpsust; sobiva scintillaatori valik sõltub rakendusest.

Rakendused hõlmavad gammakiirguse spektroskoopiat ja kvantitatiivset mõõtmist, Positronemissioon-tomograafiat (PET) ning kõrge energiaga füüsika eksperimente, kiirgusohutust ja tööstuslikke detektoriprotsesse.