Scintilační detektory ionizujícího záření jsou zařízení schopná registrovat izonizující záření a případně zjišťovat i jeho energii, která je dána izotopem, který jej emituje. Skládají se ze dvou hlavních částí, a to vakuové trubice tzv. fotonásobiče s dynodami a scintilačního krystalu. Ionizující záření dopadá na scintilační krystal, což je deska, nebo válec na přední straně fotonásobiče. Je z materiálu, který má schopnost měnit fotony ionizujícího záření na záblesky viditelného světla. Nejčastěji se pro scintilační krystaly využívá jodid sodný aktivovaný thaliem - NaI(Tl).
Ze scintilačního krystalu světlo putuje na fotokatodu, což je elektroda, ze které foton viditelného světla vyrazí elektron. Následuje urychlení tohoto elektronu vysokým napětím k první dynodě, ze které elektron vyrazí další elektrony. Ty jsou opět urychleny rozdílem napětí mezi dynodami a na další z dynod jsou vyraženy další elektrony. Tento proces se opakuje na všech dalších dynodách, dokud elektrony nedorazí ke kladně nabité anodě, kde způsobí měřitelný napěťový pulz.
Z výše popsaného vyplívá, že čím je záření intenzivnější, tím více pulzů se na anodě objeví, protože na scintilační krystal dopadlo více fotonů ionizujícího záření, z nichž každý vytvořil vlastní separátní pulz na anodě. Ovšem, čím má záření vyšší energii, tím větší způsobí záblesk a následně je poměrně k tomu vyraženo více elektronů z fotokatody, což způsobí vyšší napěťový pulz na anodě. Tímto způsobem pak můžeme spektroskopicky rozlišovat izotopy a intenzity jejich záření.
Toto zpracování probíhá na spektroskopech, kdy na ose x máme energie záření v kiloelektronvoltech [keV] a na ose y jejich intenzity, tedy počet rozpadů za sekundu. Je tak možné rozlišovat nejen intenzitu záření v součtu, jak tomu je u Gaiger-müllerových trubic, ale rozlišujeme jednotlivé izotopy. Ty v grafu spektra vytváří tzv. fotopíky, to jsou špičky, které vyjadřují intenzitu záření daného izotopu. Pokud chceme určit aktivitu jen jednoho izotopu použijeme „okénko“, to je funkce propouštějící jen signály záření, jejichž energie leží v nastaveném rozmezí na ose x. Impulsy ležící mimo toto rozmezí nejsou měřeny.
Jistě by stála za doplnění ještě definice zmíněného eV. To je jednotka energie, odpovídající kinetické energii, kterou získá elektron urychlený ve vakuu napětím jednoho voltu. Tato definice vychází z koncepce rentgenky, což je nejstarší a zároveň dodnes používaný zdroj rentgenového záření. Příklad: Při napětí mezi katodou a anodou rentgenky 30kV bude rentgenka produkovat záření o energii přibližně 30keV.
Zajímavostí je, že scintilační detektory mají násobně vyšší účinnost než Gaiger- müllerovy trubice. To je způsobeno skutečností, že scintilační krystal má mnohem větší hustotu, než zředěný plyn uvnitř Gaiger-müllerovy trubice. Záření má tak mnohem větší šanci, že se potká s atomem materiálu detektoru a bude s ním interagovat a bude tak detekováno.
Autor: Bc. Radek Páleník a Vít Cenek
