4.5 A folyadékszcintillációs méréstechnikáról röviden

A radioaktív anyag által kibocsátott részecskék, energiájuktól függően egy szerves oldószer molekuláit gerjesztik, mely gerjesztett molekulák energiájukat vagy egy foton formájában adják le, vagy átadják azt egy másik, az oldatban jelenlévő molekulának, így az válik gerjesztetté. A molekula ebben a második lépésben is foton formájában adja le a gerjesztési energiáját. Az emittált fotonok száma függ az emittált radioaktív részecskék által gerjesztett molekulák számától. A fotonok egy fotoelektronsokszorozóban gyűlnek össze, amely azokat elektromos impulzusokká alakítja. A különböző típusú ionizáló sugarak különböző hatékonysággal képesek fotonemissziót kiváltani. A relatív fotonhozam negatív β-sugárzó részecske esetében 1,00, a proton esetében 0,20-0,50, míg α-részecske esetében 0,08-0,12. Mindez megszabja, hogy mely sugárzásfajtát lehet folyadékszcintillációs technikával a legjobb hatásfokkal detektálni.

A folyadékszcintillációs folyamatban az energiaátadás először az aromás oldószerről a primer szcintillátor anyagra történik, amely olyan hullámhosszon emittál fotonokat, amit a detektor érzékelni tud. Ha ennek lehetősége nem áll fenn, akkor olyan további anyagoknak alkalmazására van szükség, melyek a primer szcintillátor által kibocsátott fény spektrumát a detektor érzékenységéhez illesztik. Ezt szekunder oldott anyagokkal lehet elérni. Ezek az anyagok az emittált fény spektrumának a fotoelektronsokszorozó érzékenységével nagyobb átfedését biztosítják, jobb hatásfokú detektálást tesznek lehetővé. Ezeket a szekunder oldott anyagokat a primer szcintillátorhoz képest általában 1/20 koncentrációban alkalmazzák.

A mérés hatásfokát növelni lehet a mérőedénynek a detektorokhoz viszonyított helyzetének változtatásával is. A szcintillációs oldatból minden irányba történik fotonemisszió, a méréshez ezeket össze kell gyűjteni, s a detektorra kell irányítani a nagyobb hatásfok eléréséhez.

Tekintettel kell lenni arra, hogy a mérőrendszerben ne legyen olyan hatás, ami a szcintillációt elnyeli, és így a radioaktivitás meghatározásának hatásfokát csökkenti. Az ilyen ún. kioltást eredményező hatások alapvetően két csoportba sorolhatók: 1. a színkioltás, amelynek során bizonyos pigmentek elnyelik az emittált fotonokat, 2. a kémiai kioltás, amikor az oldatban jelenlévő esetleges szennyező anyagok okoznak csökkenést a mérendő fotonok számában, azáltal, hogy eltérítik a fotonokat a kívánt iránytól.

Ha egy töltött részecske gyorsabban halad valamely közegben, mint amekkora sebességgel a fény halad át az adott közegen, akkor a spektrum kék tartományában emittált ún. Cserenkov sugárzás keletkezik. Ez a sugárzás is alkalmas lehet bizonyos esetekben a radioaktivitás meghatározására. A modern folyadékszcintillációs mérőberendezések alkalmasak a Cserenkov sugárzás detektálására. A mérés hatásfoka azonban lényegesen kisebb, mint normál szcintillációs mérés esetén, hiszen csak a küszöb energiát meghaladó részecskék képesek a fényimpulzusok kiváltására, ezért jó hatásfokkal csak az 1 MeV energiánál nagyobb maximális béta-energiájú nuklidok mérésére alkalmazható. Előnye viszont, hogy nem kell esetenként drága szcintillációs koktélt alkalmazni.