Scyntylacja

Scyntylacja (termin zwykle używany w liczbie mnogiej: scyntylacje) – zjawisko powstawania błysku świetlnego w wyniku przechodzenia promieniowania jonizującego przez niektóre substancje. Jest powodowane absorpcją części energii promieniowania i jej emisją na skutek luminescencji (fluorescencji lub fosforescencji). Zjawisko to można obserwować gołym okiem. Substancje, w których mogą zachodzić scyntylacje, nazywają się scyntylatorami. Praktyczne znaczenie mają scyntylatory charakteryzujące się krótkim czasem rozbłysku (w przypadku fluorescencji) rzędu 10^-5 ÷10^-9 s. Znalazły one zastosowanie w licznikach scyntylacyjnych.

Mechanizm powstawania scyntylacji

Energia, którą przejmuje od promieniowania pojedynczy elektron, jest zwykle dużo większa od energii fotonu światła widzialnego. Dlatego w przypadku scyntylacji istotną rolę odgrywają procesy powodujące zmniejszenie energii emitowanych fotonów. Mechanizm tego zjawiska zależy od rodzaju scyntylatora.

Kryształy nieorganiczne

Elektrony, po zaabsorbowaniu energii promieniowania, przechodzą do pasma przewodnictwa. Następnie poprzez lokalne poziomy w paśmie wzbronionym powracają do pasma podstawowego emitując światło. Lokalne poziomy energetyczne w przerwie energetycznej, nieistniejące w czystym i idealnym krysztale, powstają dzięki aktywatorom (zanieczyszczeniom sieci krystalicznej). Przykładem kryształu, w którym zachodzi taki proces, jest siarczek cynku aktywowany srebrem ZnS(Ag).

Scyntylatory organiczne

W substancjach organicznych nie ma wyraźnych pasm energetycznych elektronów, natomiast, na skutek absorpcji promieniowania, całe cząsteczki mogą przechodzić do stanu wzbudzonego. Następnie część energii wzbudzenia oddawana jest w postaci ciepła, a w końcu kwant światła emitowany jest przy powrocie do stanu podstawowego. Mechanizm ten dotyczy zarówno kryształów organicznych takich jak np. antracen, jak i roztworów tych kryształów w amorficznych tworzywach sztucznych.

Scyntylatory gazowe

Proces odbywa się poprzez wzbudzenie lub jonizację atomów (lub cząsteczek) gazu. Poziomy energetyczne elektronów są tutaj dobrze określone. Emisja fotonów następuje podczas rekombinacji jonów i przechodzenia atomów do stanu podstawowego poprzez poziomy pośrednie.

Zobacz też

• zmęczenie kryształów

Bibliografia

• Jerzy M. Massalski, Detekcja promieniowania jądrowego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1959