Scintilacijski brojač je uređaj koji se koristi za otkrivanje i mjerenje emisija iz radioaktivnih elemenata. Radioaktivnost je oslobađanje čestica ili energije iz određenih elemenata koji sadrže previše neutrona, a mogu biti opasni za ljude, životinje i biljke. Scintilacijski brojač kombinira kemikaliju koja stvara svjetlost kada je pogođena radioaktivnim emisijama i detektor za otkrivanje i brojanje svjetlosnih impulsa.
Mnogi elementi imaju izotope, molekule koje sadrže različit broj neutrona s istim brojem protona i elektrona. Većina izotopa je stabilna i ništa se neće dogoditi da promijeni njihov kemijski sastav tijekom vremena. Međutim, određeni broj radioaktivnih izotopa neće zadržati neutrone na mjestu i početi se radioaktivno raspadati.
Postoje tri glavne vrste radioaktivnog raspada, a svaka ima različite karakteristike. Alfa zračenje je čestica koja kombinira protone i neutrone i ima relativno nisku energiju, što omogućuje zaustavljanje vodom ili tankim metalnim pločama. Beta zračenje su visokoenergetski elektroni oslobođeni iz elementa i mogu prodrijeti u tjelesna tkiva i slojeve zaštitne zaštite. Gama zračenje nije čestica, već elektromagnetski val, sličan svjetlosti, koji ima vrlo visoku energiju i može biti zaštićen samo slojevima guste olovne ploče.
Sve tri vrste uzrokuju stanična oštećenja biljaka i životinja jer uzrokuju promjenu molekula kada ih pogodi zračenje. Kako radioaktivna čestica ili gama zračenje udari u molekulu, ono će otpustiti elektrone u okolna tkiva ili u zrak. Ako zračenje udari u kemikaliju koja pri udaru daje bljesak svjetlosti, a svjetlost se može detektirati, stvoren je scintilacijski brojač.
Postoje tri vrste čvrstih scintilacijskih kemikalija, koje se nazivaju fosfori, koje se koriste u brojačima, a uključuju anorganske, organske i plastične tvari. Anorganske kemikalije koje mogu osloboditi svjetlost, zvane fotoni, kada ih pogodi zračenje uključuju metalne jodide i cink sulfid. Organski fosfor može uključivati naftalen, antracen i druge spojeve srodne benzenu. Plastika sama po sebi nije obično fosfor, ali se kemikalije mogu kombinirati s plastikom kako bi se formirao generator fotona.
Anorganske kemikalije su najbolji detektori za gama zračenje, organski su optimalni za beta čestice, a fosfori ugrađeni u plastiku dobro rade za detekciju neutrona. Radioaktivni izotopi mogu se raspasti korištenjem raznih metoda, tako da detektori mogu sadržavati više od jedne vrste detekcijskih elemenata. Softver za brojanje koji se koristi u detektorima kritičan je za određivanje količine zračenja, jer veći broj pokazuje da je prisutno više radioaktivnog elementa ili je brojač blizu radioaktivnosti.
Nakon što su fotoni svjetlosti stvoreni, drugi važan dio je detektor, koji i vidi fotone i broji ih. Mnogi brojači koriste fotomultiplikator, koji je niz elektroda postavljenih u vakuumsku cijev. Kako foton svjetlosti ulazi u cijev, obično je preslab da bi ga elektronski sklopovi u scintilacijskom brojaču detektirali. Foton udara u prvu elektrodu, na koju se primjenjuje električni napon.
Kada je udari svjetlost, elektroda oslobađa više elektrona, koji putuju do druge elektrode. Svaki put kada se to dogodi, oslobađa se više elektrona i signal postaje jači. Nakon nekoliko koraka, koji se događaju vrlo brzo s elektronima koji putuju brzinom svjetlosti, signal je dovoljno jak da ga brojač detektuje, te registrira prisutnost fotona svjetlosti i broji ga. Fotomultiplikator je iznimno osjetljiv i može precizno otkriti vrlo male bljeskove svjetlosti od raspadanja.
Druga vrsta scintilacijskog brojača je jedinica tekuće faze. Ovi brojači mogu biti korisni u laboratorijskim analizama, jer se uzorak stavlja izravno u tekućinu koja se sastoji od fosfora i otapala. Bilo koja radioaktivna emisija se odmah detektira pomoću fosfora koji okružuje uzorak, koji se zatim broji.
Ova tehnologija može biti korisna pri dekontaminaciji radioaktivnog izlijevanja, jer se testovi brisanja mogu koristiti za provjeru radioaktivnosti. Mali uzorci tkanine brišu se po površinama, a zatim se stavljaju u tekući scintilacijski brojač. Ovaj se postupak može ponavljati po potrebi sve dok brojač ne pokaže da je radioaktivnost na niskim razinama, što se naziva pozadinsko zračenje.