Contadores de cintilação
Um contador de cintilação ou detector de cintilação é um detector de radiação que usa o efeito conhecido como cintilação . A cintilação é um flash de luz produzido em um material transparente pela passagem de uma partícula (um elétron, uma partícula alfa, um íon ou um fóton de alta energia). A cintilação ocorre no cintilador, que é uma parte essencial de um detector de cintilação.
O princípio básico de operação envolve a reação da radiação com um cintilador, que produz uma série de flashes de intensidade variável. A intensidade dos flashes é proporcional à energia da radiação. Esse recurso é muito importante. Esses contadores são adequados para medir a energia da radiação gama ( espectroscopia gama ) e, portanto, podem ser usados para identificar isótopos emissores gama.
Os contadores de cintilação são amplamente utilizados em proteção contra radiação , ensaio de materiais radioativos e pesquisa em física, porque podem ser feitos de maneira barata, mas com boa eficiência, e podem medir a intensidade e a energia da radiação incidente. Hospitais em todo o mundo possuem câmeras gama baseadas no efeito de cintilação e, portanto, também são chamadas de câmeras de cintilação.
As vantagens e desvantagens dos contadores de cintilação são determinadas pelo cintilador. Os seguintes recursos não são gerais para todos os cintiladores.
Vantagens dos contadores de cintilação
- Eficiência . As vantagens de um contador de cintilação são sua eficiência e as altas taxas de precisão e contagem possíveis. Esses últimos atributos são uma conseqüência da duração extremamente curta dos flashes de luz, de cerca de 10 a 9 (cintiladores orgânicos) a 10 a 6 (cintiladores inorgânicos) segundos.
- Espectroscopia . A intensidade dos flashes e a amplitude do pulso da tensão de saída são proporcionais à energia da radiação . Portanto, os contadores de cintilação podem ser usados para determinar a energia, bem como o número, das partículas excitantes (ou fótons gama). Para espectrometria gama, os detectores mais comuns incluem contadores de cintilação de iodeto de sódio (NaI) e detectores de germânio de alta pureza. O cintilador NaI (Tl) tem uma resolução de energia mais alta que um contador proporcional, permitindo determinações de energia mais precisas. Por outro lado, se uma resolução de energia perfeita for necessária, precisamos usar um detector à base de germânio, como o detector HPGe.
Desvantagens dos contadores de cintilação
- Higroscopicidade . Uma desvantagem de alguns cristais inorgânicos, por exemplo, NaI, é a higroscopicidade , uma propriedade que exige que eles sejam alojados em um recipiente hermético para protegê-los da umidade.
- NaI (Tl) não tem resposta beta ou alfa e baixa resposta gama de baixa energia.
- Cintiladores líquidos são relativamente pesados.
Detectores de germânio
Um detector de semicondutores é um detector de radiação que se baseia em um semicondutor , como silício ou germânio, para medir o efeito de partículas ou fótons carregados incidentes. Os detectores de semicondutores são amplamente utilizados em proteção contra radiação , ensaio de materiais radioativos e pesquisas físicas.
Vantagens dos detectores de germânio
- Maior número atômico. O germânio é preferido devido ao seu número atômico ser muito maior que o silício e aumentar a probabilidade de interação com raios gama.
- O germânio possui uma energia média mais baixa necessária para criar um par de elétrons-orifícios, que é 3,6 eV para silício e 2,9 eV para germânio.
- Muito boa resolução de energia . O FWHM para detectores de germânio é uma função da energia. Para um fóton de 1,3 MeV, o FWHM é de 2,1 keV, o que é muito baixo.
- Grandes cristais . Enquanto os detectores à base de silício não podem ser mais grossos que alguns milímetros, o germânio pode ter uma espessura sensível e esgotada de centímetros e, portanto, pode ser usado como um detector de absorção total para raios gama de até poucos MeV.
Desvantagens dos detectores de germânio
- Arrefecimento . A principal desvantagem dos detectores HPGe é que eles devem ser resfriados a temperaturas de nitrogênio líquido. Como o germânio possui um intervalo de banda relativamente baixo , esses detectores devem ser resfriados para reduzir a geração térmica de portadores de carga para um nível aceitável. Caso contrário, o ruído induzido pela corrente de fuga destrói a resolução de energia do detector. Lembre-se, a diferença de banda (uma distância entre a valência e a banda de condução ) é muito baixa para o germânio (Egap = 0,67 eV). O resfriamento até a temperatura do nitrogênio líquido (-195,8 ° C; -320 ° F) reduz as excitações térmicas dos elétrons de valência, de modo que apenas uma interação de raios gama pode fornecer ao elétron a energia necessária para atravessar a folga da banda e alcançar a banda de condução.
- Preço . A desvantagem é que os detectores de germânio são muito mais caros que as câmaras de ionização ou contadores de cintilação .
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