scintillatsioon

Scintillatsioon on luminescentsi nähtus, mille käigus ioniseeriv kiirgus ergastab scintillaatorimaterjali ja põhjustab selle lühiajaliselt valgusemissiooni. Scintillaator on materjal, mis neelab kiirguse energia ja muundab selle nähtavaks või lähispektri valguseks. Levinud scintillaatori tüübid on anorgaanilised kristallid, näiteks NaI(Tl), CsI(Tl), BGO ja LYSO (Lu2SiO5:Ce), ning orgaanilised vedelad või plastist scintillaatorid. Dopingu abil lisatud luminescent center’id (nt Tl NaI puhul) suurendavad valgusvõimsust, parandavad kiirguse eristamist ja määravad emissiooni spektri ning aegluse.

Ergastumisel kanduvad elektronid ja augud luminescent center’itele ning kiirguse energia muudetakse valguseks. Emissiooni aeg on tavaliselt nanosekunditest sajandiksekundini. NaI(Tl) annab peamiselt umbes 420 nm lainepikkusel valgusel emissiooni ja selle decay-aeg on umbes 230 ns; CsI(Tl) ~550 nm ja ~680 ns; LYSO ~420 nm ja ~40 ns; BGO ~300 ns.

Valgust detekteeritakse tavaliselt fotomultipliieriga (PMT) või APD-dega ning saadud signaal töödeldakse edasi digitaalselt või analoogselt. Olulised näitajad on valgusvõime (yield), energiasalvestus ja aegluse profiil, mis mõjutavad süsteemi kiirust ja täpsust.

Rakendused hõlmavad gamma-ray spektroskoopiat, tuumafüüsikat ja meditsiinilist pildistamist (PET), samuti turva- ja radioloogilisi kontrollisüsteeme. Scintillatsioon on laialdaselt kasutatav detektorite alaliik, võimaldades kiirgusenergia ja –aadressi kiiret ning efektiivset mõõtmist.