Um cintilador é um material que cintila, ou seja, exibe luminescência[1] quando a radiação ionizante (elétrons, pósitrons ou outras partículas ou íons mais pesados) passa por ele. Isto ocorre porque o material absorve parte da energia da partícula incidente e a reemite na forma de um curto flash de luz, normalmente na faixa da luz visível. Se esta reemissão for rápida (menos de cerca de 10 s), o fenômeno é conhecido como fluorescência. Caso contrário, se a excitação for metaestável e durar de microssegundos a horas, chamamos o fenômeno de fosforescência.
História
O primeiro dispositivo a usar um cintilador foi construído em 1903 por Sir William Crookes e usava uma tela de ZnS para observar o bombardeio por partículas alfa.[2][3] As cintilações produzidas pela tela eram visíveis a olho nu e não exigiam microscópios ou sala escura; o dispositivo era conhecido como espintariscópio. A técnica levou a uma série de descobertas importantes, mas era obviamente tediosa. Os cintiladores atraíram mais atenção em 1944, quando Curran e Baker substituíram a medição a olho nu pelo recém-desenvolvido PMT. Este foi o nascimento do moderno detector cintilador.[2].
Detector de cintilação
Falamos de detector de cintilação ou detector cintilador quando unimos um material cintilador a um sensor de luz, como um fotomultiplicador (tubo fotomultiplicador: tubo fotomultiplicador) ou um fotodiodo. O fotomultiplicador absorve a luz emitida pelo cintilador e a reemite na forma de elétrons através do efeito fotoelétrico, e então faz com que os elétrons se multipliquem em uma cascata de dínodos com maior potencial elétrico e acabem produzindo uma corrente elétrica. Os fotodiodos geram corrente em um pedaço de silício.
Isto se baseia em uma propriedade chamada emissão de luz visível, mais conhecida como luminescência. Esta propriedade ocorre quando essas substâncias são expostas à radiação ionizante. A excitação molecular produzida dá origem a uma rápida desexcitação conhecida como fluorescência ou cintilação.
Cada emissão de luz visível ou flash correspondente a um único fóton pode ser detectado e, se houver um elemento transdutor disponível, transformado em sinal elétrico.
Detectores de luminescência
Introdução
Em geral
Um cintilador é um material que cintila, ou seja, exibe luminescência[1] quando a radiação ionizante (elétrons, pósitrons ou outras partículas ou íons mais pesados) passa por ele. Isto ocorre porque o material absorve parte da energia da partícula incidente e a reemite na forma de um curto flash de luz, normalmente na faixa da luz visível. Se esta reemissão for rápida (menos de cerca de 10 s), o fenômeno é conhecido como fluorescência. Caso contrário, se a excitação for metaestável e durar de microssegundos a horas, chamamos o fenômeno de fosforescência.
História
O primeiro dispositivo a usar um cintilador foi construído em 1903 por Sir William Crookes e usava uma tela de ZnS para observar o bombardeio por partículas alfa.[2][3] As cintilações produzidas pela tela eram visíveis a olho nu e não exigiam microscópios ou sala escura; o dispositivo era conhecido como espintariscópio. A técnica levou a uma série de descobertas importantes, mas era obviamente tediosa. Os cintiladores atraíram mais atenção em 1944, quando Curran e Baker substituíram a medição a olho nu pelo recém-desenvolvido PMT. Este foi o nascimento do moderno detector cintilador.[2].
Detector de cintilação
Falamos de detector de cintilação ou detector cintilador quando unimos um material cintilador a um sensor de luz, como um fotomultiplicador (tubo fotomultiplicador: tubo fotomultiplicador) ou um fotodiodo. O fotomultiplicador absorve a luz emitida pelo cintilador e a reemite na forma de elétrons através do efeito fotoelétrico, e então faz com que os elétrons se multipliquem em uma cascata de dínodos com maior potencial elétrico e acabem produzindo uma corrente elétrica. Os fotodiodos geram corrente em um pedaço de silício.
Isto se baseia em uma propriedade chamada emissão de luz visível, mais conhecida como luminescência. Esta propriedade ocorre quando essas substâncias são expostas à radiação ionizante. A excitação molecular produzida dá origem a uma rápida desexcitação conhecida como fluorescência ou cintilação.
Quando o fóton ou partícula carregada atinge um meio material, é criado o fenômeno da luminescência. Uma parte da energia é investida em ionizações e excitações. Estes são seguidos por emissões de ondas eletromagnéticas. Sua produção ocorre nas regiões visível e ultravioleta. [1].
Eles podem ser orgânicos ou inorgânicos. A diferença reside na radiação detectada. Se forem fótons, o cintilador será feito de um material com as seguintes características: boa transparência luminosa, alto número atômico (Z) e grande volume de detecção. As mais adequadas para partículas beta são as orgânicas, pois ter um número atômico baixo favorece a penetração da partícula no detector. Nenhuma condição especial é necessária para alfas.
Cintilação em fase LÍQUIDA: usada em aplicações de medição de partículas beta e quando extrema sensibilidade é necessária. Comparados aos cintiladores sólidos, ao gerar a intensidade de luz proveniente de uma detecção, possuem uma resposta muito rápida, o que lhes permite realizar medições de atividades elevadas.
É o dispositivo responsável por transformar a intensidade luminosa de um flicker em um sinal elétrico proporcional. Um contato óptico o conecta ao cintilador. Consiste em uma célula fotoelétrica altamente sensível. O impulso elétrico é gerado graças à colisão de elétrons liberados por uma fotocatade que, pela ação da luz, libera eletrodos chamados dínodos. Tudo é fechado dentro de um blister a vácuo.
O impulso elétrico é proporcional à radiação incidente quando cede toda a sua energia ao cintilador. Porém, nem todos os fótons removem elétrons dos dínodos, mas dependem de uma probabilidade que se baseia na sensibilidade da fotocatade a cada comprimento de onda específico.
Usos
Os detectores cintiladores são amplamente utilizados em física de partículas, física de astropartículas, exploração de petróleo, espectrometria, varredura de contêineres e bagagens, física espacial e física médica (PET [tomografia por emissão de pósitrons], terapia de imagem, etc.).
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[1] ↑ Leo, W. R. (1994): Techniques for nuclear and particle physics experiments, segunda edición, Springer-Verlag. (en inglés).
[2] ↑ a b Leo , 1994, p. 157.
[3] ↑ Dyer, 2001, p. 920.
Cada emissão de luz visível ou flash correspondente a um único fóton pode ser detectado e, se houver um elemento transdutor disponível, transformado em sinal elétrico.
Quando o fóton ou partícula carregada atinge um meio material, é criado o fenômeno da luminescência. Uma parte da energia é investida em ionizações e excitações. Estes são seguidos por emissões de ondas eletromagnéticas. Sua produção ocorre nas regiões visível e ultravioleta. [1].
Eles podem ser orgânicos ou inorgânicos. A diferença reside na radiação detectada. Se forem fótons, o cintilador será feito de um material com as seguintes características: boa transparência luminosa, alto número atômico (Z) e grande volume de detecção. As mais adequadas para partículas beta são as orgânicas, pois ter um número atômico baixo favorece a penetração da partícula no detector. Nenhuma condição especial é necessária para alfas.
Cintilação em fase LÍQUIDA: usada em aplicações de medição de partículas beta e quando extrema sensibilidade é necessária. Comparados aos cintiladores sólidos, ao gerar a intensidade de luz proveniente de uma detecção, possuem uma resposta muito rápida, o que lhes permite realizar medições de atividades elevadas.
É o dispositivo responsável por transformar a intensidade luminosa de um flicker em um sinal elétrico proporcional. Um contato óptico o conecta ao cintilador. Consiste em uma célula fotoelétrica altamente sensível. O impulso elétrico é gerado graças à colisão de elétrons liberados por uma fotocatade que, pela ação da luz, libera eletrodos chamados dínodos. Tudo é fechado dentro de um blister a vácuo.
O impulso elétrico é proporcional à radiação incidente quando cede toda a sua energia ao cintilador. Porém, nem todos os fótons removem elétrons dos dínodos, mas dependem de uma probabilidade que se baseia na sensibilidade da fotocatade a cada comprimento de onda específico.
Usos
Os detectores cintiladores são amplamente utilizados em física de partículas, física de astropartículas, exploração de petróleo, espectrometria, varredura de contêineres e bagagens, física espacial e física médica (PET [tomografia por emissão de pósitrons], terapia de imagem, etc.).
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