Qué es el centelleador inorgánico – Cristales de centelleo – Definición

Los centelleadores inorgánicos son generalmente cristales que crecen en hornos de alta temperatura. Incluyen yoduro de litio (LiI), yoduro de sodio (NaI), yoduro de cesio (CsI) y sulfuro de zinc (ZnS). Dosimetría de radiación

Los centelleadores son tipos de materiales que proporcionan fotones detectables en la parte visible del espectro de luz, después del paso de una partícula cargada o un fotón. El centelleador consiste en un cristal transparente , generalmente un fósforo, plástico u líquido orgánico que fluoresce cuando es golpeado por radiación ionizante. El centelleador también debe ser transparente a sus propias emisiones de luz y debe tener un tiempo de decaimiento corto. El centelleador también debe protegerse de toda la luz ambiental para que los fotones externos no empañen los eventos de ionización causados ​​por la radiación incidente. Para lograr esto, a menudo se usa una lámina delgada y opaca, como el mylar aluminizado, aunque debe tener una masa lo suficientemente baja como para minimizar la atenuación indebida de la radiación incidente que se mide.

Existen principalmente dos tipos de centelleadores de uso común en física nuclear y de partículas: centelleadores orgánicos o plásticos y centelleadores inorgánicos o cristalinos.

Centelladores inorgánicos

Cristal de centelleo CsI (Tl)
Cristal de centelleo CsI (Tl). Fuente: wikipedia.de Licencia: CC BY-SA 3.0

Los centelleadores inorgánicos son generalmente cristales que crecen en hornos de alta temperatura. Incluyen yoduro de litio (LiI), yoduro de sodio (NaI) , yoduro de cesio (CsI) y sulfuro de zinc (ZnS). El material de centelleo más utilizado es NaI (Tl) (yoduro de sodio dopado con talio). El yodo proporciona la mayor parte del poder de detención en el yoduro de sodio (ya que tiene un alto Z = 53). Estos centelleadores cristalinos se caracterizan por una alta densidad, un alto número atómico y tiempos de decaimiento de pulso de aproximadamente 1 microsegundo ( ~ 10 -6 segundos) El centelleo en cristales inorgánicos es típicamente más lento que en los orgánicos. Exhiben una alta eficiencia para la detección de rayos gamma y son capaces de manejar altas tasas de conteo. Los cristales inorgánicos se pueden cortar a tamaños pequeños y disponer en una configuración de matriz para proporcionar sensibilidad de posición. Esta característica es ampliamente utilizada en imágenes médicas para detectar rayos X o rayos gamma . Los centelleadores inorgánicos son mejores para detectar rayos gamma y rayos X que los centelleadores orgánicos. Esto se debe a su alta densidad y número atómico que da una alta densidad de electrones. Una desventaja de algunos cristales inorgánicos, por ejemplo, NaI, es su higroscopicidad., una propiedad que requiere que se alojen en un recipiente hermético para protegerlos de la humedad.

Yoduro de sodio dopado con talio – centelleadores de NaI (Tl)

Scintillation_Counter - Tubo fotomultiplicador
Aparato con un cristal centelleante, fotomultiplicador y componentes de adquisición de datos. Fuente: wikipedia.org Licencia CC BY-SA 3.0

El material de centelleo más utilizado es NaI (Tl) (yoduro de sodio dopado con talio) . NaI (Tl) como centelleador se usa en detectores de centelleo, tradicionalmente en medicina nuclear, geofísica, física nuclear y mediciones ambientales. El yodo proporciona la mayor parte del poder de detención en el yoduro de sodio (ya que tiene un alto Z = 53). Estos centelleadores cristalinos se caracterizan por una alta densidad, un alto número atómico y tiempos de decaimiento de pulso de aproximadamente 1 microsegundo (~ 10-6 segundos). La longitud de onda de emisión máxima es de 415 nm.. El centelleo en cristales inorgánicos es típicamente más lento que en los orgánicos. Exhiben una alta eficiencia para la detección de rayos gamma y son capaces de manejar altas tasas de conteo. Los cristales inorgánicos se pueden cortar a tamaños pequeños y disponer en una configuración de matriz para proporcionar sensibilidad de posición. Esta característica es ampliamente utilizada en imágenes médicas para detectar rayos X o rayos gamma. Los centelleadores inorgánicos son mejores para detectar rayos gamma y rayos X. Esto se debe a su alta densidad y número atómico que da una alta densidad de electrones. Una desventaja de algunos cristales inorgánicos, por ejemplo, NaI, es su higroscopicidad, una propiedad que requiere que se alojen en un recipiente hermético para protegerlos de la humedad. Los cristales generalmente se acoplan con un tubo fotomultiplicador, en un conjunto herméticamente sellado.

Yoduro de cesio dopado con talio – centelleadores CsI (Tl)

El yoduro de cesio (CsI) en forma cristalina se utiliza como centelleador para la detección de protones y partículas alfa . Pure CsI es un material centelleante rápido y denso con un rendimiento de luz relativamente bajo que aumenta significativamente con el enfriamiento. Los inconvenientes de CsI son un gradiente de alta temperatura y una ligera higroscopicidad.

El yoduro de cesio dopado con talio tiene un número atómico efectivo de 54 y una densidad de 4.51 g / cm 3 . CsI ​​(TI) también es higroscópico y no debe someterse a alta humedad o agua. CsI ​​(TI) tiene diferentes tiempos de descomposición para diferentes partículas (680ns y 3340ns) y puede usarse para determinar entre diferentes tipos de radiación. El espectro de emisión alcanza su punto máximo a 540-560 nm.

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