Detectores De Centelleo

Detectores de centelleo

OBJETIVO:

El objetivo de esta practica es familiarizar al alumno con los detectores de centelleo, asi como con los elementos del detector y sus características.

INTRODUCCION:

Existen muchos otros tipos de detector de radiación que no operan con la ionización de un gas. Uno de los más empleados es el llamado detector de centelleo. En él se aprovecha el hecho de que la radiación produce pequeños destellos luminosos en ciertos sólidos. Esta luz se recoge y transforma en un pulso eléctrico.

Los detectores de centelleo tienen algunas ventajas sobre los de gas:

Un sólido, por su mayor densidad, es más eficiente en detener la radiación que un gas. Por lo tanto la eficiencia de un detector de centelleo es muy superior a la de uno de gas,especialmente para rayos gamma.

El proceso de luminiscencia, o sea la absorción de radiación y la posterior emisión de luz, es muy rápido, disminuyendo el tiempo muerto.

Debido a que el tiempo de resolución es pequeño (10-6 a 10-9 segundos), se pueden usar para detectar mayores intensidades que los detectores gaseosos.

El material que produce el destello se llama cristal de centelleo. Se selecciona para que tenga una alta eficiencia en absorber radiación ionizante y emitir luz (luminiscencia). Debe ser transparente para poder transmitir la luz producida, y debe estar aislado de la luz ambiental.

El material más empleado como cristal de centelleo es el yoduro de sodio activado con talio, NaI (Tl), es de bajo costo y es muy estable. Otro muy común es el yoduro de cesio activado con talio, CsI (Tl) y el Germaniato de bismuto, y hay otros materiales inorgánicos de usos especiales (antraceno y estilbeno). Por otro lado, especialmente para detectar neutrones, suelen emplearse materiales orgánicos como plásticos. De éstos los más importantes son el antraceno y el estilbeno. Para ciertas aplicaciones son útiles también los líquidos orgánicos.

El Nal(TI), desde su descubrimiento a principios de los años cincuenta, se ha mantenido como el de mayor uso como detector de centelleo a pesar del desarrollo de otros materiales, se obtiene mediante el crecimiento de cristales a partir de la sal fundida, es altamente higroscópico y se deteriora rápidamente si se expone a la humedad, por lo que tiene que mantenerse en un recipiente de aluminio que garantice hermeticidad, recubierto internamente con un material blanco como reflector difuso, con una cara de vidrio para permitir la salida de la luz y acoplado al fotocátodo con una grasa de índice de refracción adecuado. Su propiedad más notable es su alto rendimiento luminoso.

Con objeto de transformar la pequeña cantidad de luz producida por un cristal de centelleo en una señal eléctrica que se puede manejar con más comodidad, se pone en contacto con un dispositivo llamado tubo fotomultiplicador, esquematizado en la siguiente figura.

Figura1. Detector de Centelleo Fotomultiplicador

Los tubos fotomultiplicadores son tubos electrónicos que convierten pulsos de luz en pulsos de corriente eléctrica.

Constan de los siguientes elementos:

Fotocátodo.- Material fotosensible, normalmente se trata de un compuesto de cesio y antimonio (bialcalino) con alta probabilidad de efecto fotoeléctrico.

Dínodos.- Los electrones acelerados por el campo eléctrico existente, chocan sobre la superficie del dínodo y extraen nuevos electrones que, a su vez, son acelerados hasta el siguiente dínodo.

Ánodo.- Es el ultimo dínodo, en él se recoge la avalancha de electrones que da lugar al pulso de tensión.

El tubo fotomultiplicador es un recipiente de vidrio sellado y al alto vacío. La cara que está en contacto con el cristal de centelleo va cubierta en su interior por un material que emite electrones al recibir luz (fotocátodo) y opera como una celda fotoeléctrica. Estos electrones son acelerados y multiplicados en campos eléctricos secuenciales entre electrodos llamados dínodos, lográndose multiplicaciones de un millón de veces. En el último de ellos la señal eléctrica es suficientemente grande para poder ser manejada con amplificadores y analizadores de pulsos convencionales.

Proceso de Centelleo

El proceso de centelleo puede dividirse en los siguientes pasos:

Absorción de la radiación en el material produciendo ionización y excitación dentro de este, y conversión de la energía disipada en fotones de luz visible.

Absorción de fotones de luz visible en el tubo fotomultiplicador y su conversión en un pulso eléctrico.

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