scintillatiedetectoren

Scintillatiedetectoren zijn instrumenten die ioniserende straling detecteren door deze om te zetten in zichtbaar of dichtbij ultraviolet licht in een scintillator. Het geproduceerde licht wordt vervolgens omgezet in een elektrische signaal door een fotodetector, zoals een fotom multplier tube of een solid-state fotodetector, waarna elektronica het signaal verwerkt voor energiebepaling, tijdsmeting of positie. Het principe maakt onderscheid tussen de hoeveelheid ingezette straling en de tijdskenmerken van de scintillatie mogelijk.

Scintillatormaterialen vormen de kern van deze detectors. Inorganische kristallen zoals natriumjodide met thallium NaI(Tl), cesiumjodide CsI(Tl), bismutglas BGO en lut-niumoksisilaat LSO/LYSO worden veelal gebruikt vanwege hun hoge dichtheid en effectieve atoomgetal, wat de γ-stralingstoepassingen bevordert. Organische scintillatoren, zoals kunststof en vloeibare scintillatoren, bieden snellere responstijden en zijn geschikt voor differentiële timing. Kenmerkend is dat elk materiaal verschillen qua lichtopbrengst, scintillatietijd en hygroscopiciteit, waardoor selectie afhangt van toepassing en gewenste prestaties.

De fotodetectie vindt meestal plaats door fotomultipliers (PMT’s), avalanche photodiodes (APD’s) of silicon photomultipliers (SiPM’s). Deze detectoren zetten het scintillatielicht om in elektrische signalen die met elektronica kunnen worden versterkt en geconverteerd naar energie- en tijdmetingen. In veel toepassingen worden scintillatoren als array gekoppeld aan lichtgeleiders en readout-elektronica voor ruimtelijke beeldvorming.

Toepassingen omvatten medische beeldvorming (PET en SPECT), gammaspectroscopie, high-energy physics calorimetrie, grensbewaking en milieu- en industriële monitoringssystemen. Voordelen zijn snelle respons en goede impulsrespons; beperkingen omvatten hygroscopiciteit bij sommige materialen, temperatuurafhankelijkheid en kosten, evenals de noodzaak van efficiënte lichtoverdracht en optische koppeling.