Scintillointimateriaalit

Scintillointimateriaalit ovat aineita, jotka ionisoivan säteilyn vaikutuksesta muuntavat osan saamastaan energiasta valoksi. Kun materiaali altistuu röntgen- tai γ-säteilylle, energia siirtyy luminesenssikeskuksiin ja näistä syntyy fotoneita, yleensä näkyvää tai lähinnä näkyvää spektriä. Tämä suoraviiva valoilmaisee säteilyenergian määrän ja tapahtuma-ajan, mikä mahdollistaa säteily- ja hiukkasdetektioiden suorittamisen.

Materiaaleja voidaan jaotella orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Orgaaniset scintillat ovat usein muovisia (esimerkiksi polyvinyylitolueni tai polystyreeni) ja tarjoavat erittäin nopeat vasteajat, mutta yleensä pienemmän valovirran. Epäorgaaniset scintillat ovat kide- ja kiteellisiä, niillä on korkea tiheys ja suurempi energiavaimennuskapasiteetti; niitä dopataan luminesenssikeskuksilla (kuten Tl tai Ce) optimaaliselle emissiolle. Kide- scintillanteja käytetään laajasti suurissa detektoreissa.

Ominaisuudet, joilla scintillointimateriaalit eroavat toisistaan, ovat valovirta (photons/MeV), aikavaste (paluumisaika, ns), emission spectra, tiheys, koko sekä lämpötilariippuvuus ja hygroskooppisuus. Esimerkkejä yleisesti käytetyistä epäorgaanisista materiaaleista ovat NaI(Tl), CsI(Tl), BGO, Lu2(SiO4)O:Ce (LYSO/LYSO:Ce) ja LuAG:Ce, sekä LaBr3:Ce. Orgaanisiin vaihtoehtoihin kuuluvat muoviset scintillat ja nestemäiset järjestelmät.

Sovelluksissa scintillointimateriaaleja käytetään muun muassa PET- ja SPECT-kuvantamisessa, hiukkasfysiikan detektoreissa sekä säteilyturvallisuudessa ja valvonnassa. Valinta riippuu sovelluksesta vaaditusta vasteajasta, energianmäärityksen tarkkuudesta, detektorin koosta ja ympäristön olosuhteista.