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.
Scintillators orgánicos
Los centelleadores orgánicos son tipos de materiales orgánicos que proporcionan fotones detectables en la parte visible del espectro de luz, después del paso de una partícula cargada o un fotón. El mecanismo de centelleo en los materiales orgánicos es bastante diferente del mecanismo en los cristales inorgánicos. En los centelleadores inorgánicos, por ejemplo, NaI, CsI, el centelleo surge debido a la estructura de la red cristalina. El mecanismo de fluorescencia en los materiales orgánicos surge de las transiciones en los niveles de energía de una sola molécula y, por lo tanto, la fluorescencia se puede observar independientemente del estado físico (vapor, líquido, sólido).
En general, los centelleadores orgánicos tienen tiempos de decaimiento rápidos (típicamente ~ 10-8 segundos ), mientras que los cristales inorgánicos son generalmente mucho más lentos (~ 10-6 segundos), aunque algunos también tienen componentes rápidos en su respuesta. Hay tres tipos de centelleadores orgánicos:
- Cristales orgánicos puros . Los cristales orgánicos puros incluyen cristales de antraceno, estilbeno y naftaleno. El tiempo de descomposición de este tipo de fósforo es de aproximadamente 10 nanosegundos. Este tipo de cristal se usa con frecuencia en la detección de partículas beta . Son muy duraderos, pero su respuesta es anisotrópica (lo que estropea la resolución energética cuando la fuente no está colimada), y no pueden mecanizarse fácilmente, ni pueden cultivarse en grandes tamaños. Por lo tanto, no se usan con mucha frecuencia.
- Soluciones orgánicas líquidas . Las soluciones orgánicas líquidas se producen disolviendo un centelleador orgánico en un disolvente.
- Centelleadores de plástico . Los fósforos plásticos se hacen mediante la adición de productos químicos de centelleo a una matriz plástica. La constante de descomposición es la más corta de los tres tipos de fósforo, llegando a 1 o 2 nanosegundos. Por lo tanto, los centelleadores de plástico son más apropiados para su uso en entornos de alto flujo y en mediciones de alta tasa de dosis. El plástico tiene un alto contenido de hidrógeno, por lo tanto, es útil para detectores rápidos de neutrones . Se necesita mucha más energía para producir un fotón detectable en un centelleador que un par de iones de electrones a través de la ionización (típicamente por un factor de 10), y debido a que los centelleadores inorgánicos producen más luz que los centelleadores orgánicos, son, por consiguiente, mejores para aplicaciones a bajas energías. .
