Sciencemag.cz
Doporučujeme
Scintilátor – velmi zvláštní slovo, že? Málokdo by řekl, že označuje něco, s čím se můžeme dnes již poměrně běžně setkat. Jistě víte, že řada nemocnic je vybavena například výpočetním tomografem, lidově zvaným „cétéčko“. Toto zařízení umožňuje nahlédnout do nitra těla pacienta pomocí rentgenových paprsků. Kdo někdy cestoval letadlem, jistě si pamatuje na kontrolu zavazadel pomocí jiného zařízení,
které využívá rentgenové paprsky k zobrazení jejich obsahu.
Je zřejmé, že rentgenové paprsky procházející ať už tělem pacienta, nebo zavazadlem je třeba nějak zachytit a zpracovat, tedy detekovat. A k tomu slouží scintilátor. Je to totiž materiál, který přemění energii rentgenového záření na ultrafialové nebo viditelné světlo, které je dále detekováno vhodným světlocitlivým senzorem, například fotodiodou nebo fotonásobičem. Fotonásobič je vlastně světlocitlivá elektronka. Elektrický signál z těchto senzorů, který závisí na míře pohlcení rentgenových paprsků v daném zobrazovaném objektu, je dále zpracován elektronikou a programem v počítači, který vytvoří výsledný obraz vnitřku objektu. Lze tedy říci, že scintilátory přeměňují neviditelné záření na viditelné.
První scintilátory byly používány již na konci devatenáctého století, když bylo objeveno rentgenové záření a později přirozená radioaktivita.
Scintilátory se tedy nepoužívají jen pro detekci rentgenového záření, ale i jiných druhů ionizujícího (nepřesně „radioaktivního“, viz dále) záření. Scintilátory nacházejí široké uplatnění například při detekci částic v jaderném výzkumu, v měření kosmického záření, monitorování radiace v životním prostředí, kontrole paprsků v radioterapii a dalších. Scintilátory jsou velmi různorodá skupina materiálů. Lze do ní počítat například organické krystaly a kapaliny nebo anorganické prášky či keramické materiály.
…
Scintilátory mohou být ve formě prášku, skla či keramiky, ale nejvýznamněji se uplatňují ve formě monokrystalů. V průmyslu se pro přípravu takových monokrystalů používá například Czochralského metoda, která spočívá v postupném tažení krystalu z volné hladiny taveniny.
Výchozí materiál se roztaví v kelímku. Poté se zárodečný krystal umístěný na tzv. tažicí tyči dotkne hladiny taveniny, která na něm začne postupně krystalizovat a pohybem rotující tažicí tyče vzhůru je vytahován monokrystal. Touto metodou lze připravit krystaly o hmotnosti desítek až stovek kilogramů. Další rozšířenou metodou je Bridgmannova metoda, kdy je ampule s výchozím materiálem protahována skrze pec se zvoleným teplotním polem. Existují i další průmyslové metody. Pro výzkum mohou být ovšem nevhodné kvůli velké spotřebě materiálu a energie. Jednou z metod vhodných pro výzkum je například takzvaná metoda micro-pulling-down (český ekvivalent zatím neexistuje). Zařízení pro pěstování krystalů touto metodou
bylo v roce 2015 poprvé nainstalováno ve FZÚ AV ČR, zatím jako jediné svého druhu v republice. Metoda spočívá ve vytahování krystalu ze dna kelímku s taveninou.
Metoda byla vyvinuta na počátku devadesátých let na Tohoku University v Japonsku pro přípravu tenkých krystalických vláken. Tavenina ze dna kelímku vytékala mikrokapilárou (odtud první slovo micro). Zespodu k ní byl přiložen zárodečný krystal a tažením směrem dolů (pulling -down = tahání dolů) bylo ze dna vytahováno monokrystalické vlákno o průměru desetin milimetru. V současné době došlo k modifikaci této metody, kterou lze připravovat krystaly do průměru až 5 mm a délky několika cm. Výhoda této metody spočívá v malé spotřebě výchozích surovin a velmi rychlém růstu. Rychlosti tažení krystalu se pohybují okolo 0,1 mm/min, takže během jediného dne lze připravit krystal vhodný pro optická a scintilační měření. Metoda je tedy vhodná při hledání nejvhodnějšího složení materiálu a výrazně tak urychluje výzkum scintilačních, ale i jiných krystalických materiálů. Vzhledem k rychlosti růstu je ale kvalita krystalů o něco nižší ve srovnání s krystaly pěstovanými například zmíněnou Czochralského metodou.
Tento text je úryvkem z knihy
Vítězslav Jarý, Jan Pejchal:
Scintilátory kolem nás
Academia 2017
O knize na stránkách vydavatele (+ volně dostupný celý text)
Jakého skupenství mohou být scintilatory, jakého, tak se ptají na medině? Ale kde je správná odpověď?