RADIOATIVIDADE E APLICAÇÕES

Trabalho prático: Espectrometria gama com detectores de cintilação

O detector de NaI(Tl)
Durante a década de 1950 começaram a ser desenvolvidos detectores de cintilação de elevada eficiência, grande rapidez de resposta (da ordem dos nano-segundos) e com uma razoável
∆E
resolução em energia (
~ 0.08 para o pico de 662 keV do Cs137) baseados em cristais
E
inorgânicos. Um passo fundamental no desenvolvimento deste tipo de detectores foi a criação de tubos fotomultiplicadores capazes de detectarem sinais luminosos muito fracos (um número pequeno de fotões) e de os converterem em sinais eléctricos. De facto já eram conhecidos materiais cintiladores há muitos anos, mas a impossibilidade de converter o sinal luminoso num sinal eléctrico tinha até então impedido a sua utilização na detecção de radiações nucleares.
O iodeto de sódio é um material que se pode apresentar na forma cristalina e que ao absorver radiações ionizantes emite fotões de cintilação. Na figura abaixo está esquematizada a situação de absorção de um fotão de energia elevada (E> 10 keV).
Cristal puro

Cristal com activador

banda de condução
(vazia)

e

energia

e

níveis do activador

recombinação fotão excitação

buraco

fotão incidente

fotão

buraco

banda de valência
(completa)

fotão incidente

Num cristal puro, a energia da radiação incidente absorvida é cedida aos electrões da banda de valência, sendo estes excitados para a banda de condução (que inicialmente se encontra vazia). Quando os electrões da banda de condução se desexescitam emitem um fotão. Este fotão (de cintilação) tem uma energia que é igual à energia perdida pelo electrão quando transitou da banda de condução para a banda de valência. Por esse motivo pode ser absorvido por um electrão da banda de valência, que passará para banda de condução. O resultado prático deste processo é o de que o cristal ser opaco à sua radiação de cintilação sendo

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