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:: PROTEÇÃO RADIOLÓGICA :: Detectores à Cintilação O processo fundamental de interação num detetor a cintilação é a fluorescência e que, aliás, foi o processo usado na detecção de partículas alfa por Rutherford no estudo da estrutura atômica. Devido às dificuldades no registro das partículas, tal sistema foi deixado de lado para dar lugar aos detectores gasosos até o advento das válvulas fotomultiplicadoras em 1947 (Figura 1). Uma fotomultiplicadora é, basicamente, um tubo de vidro com vácuo com uma das extremidades plana. Desde que a perda de fótons deve ser minimizada, o cristal cintilador deve ser acoplado opticamente à superfície da fotomultiplicadora. A transformação do fóton de cintilação em pulso elétrico é feita no fotocatodo que é, basicamente, uma célula fotoelétrica. A característica do material usado no fotocatodo é que sua função trabalho é muito baixa, isto é, a energia requerida para liberar um elétron é muito baixa. Os elétrons são assim liberados por efeito fotoelétrico quando fótons de luz visível ou ultra-violeta atingem o fotocatodo, embora sua eficiência seja baixa, com somente um elétron emitido para cada 10 fótons incidentes. tem a propriedade de emitir elétrons O número de elétrons produzidos originalmente pelos fótons no fotocatodo é, então, multiplicado por um sistema de eletrodos constituído de suma série de placas intermediárias que recebem o nome de “dinodos”, mantidas a uma diferença de potencia de cerca de 100 V em relação às placas vizinhas. O número de “dinodos” não é necessariamente o mesmo para as diversas válvulas fabricadas comercialmente. Esses “dinodos” são revestidos por uma liga metálica (Ag-Mg, por exemplo) que tem a capacidade de vários elétrons para cada elétron incidente. Se cada dinodo liberar 4 elétrons por elétrons incidente, por exemplo, uma fotomultiplicadoras com 12 dinodos e sujeita a uma diferença de potencial total de 1200 V (100 V por dinodo) irá amplificar o sinal do fotocado em 412 0u 107 vezes. Assim, com uma pequena cintilação inicial no fotocatodo, a fotomultiplicador originam centenas elétrons que irão produzir um pulso de corrente a ser contabilizado pelo sistema de contagem. Portanto, com o advento das fotomultiplicadoras, foi possível a utilização do detetor a cintilação com a vantagem da correspondência entre a energia do fóton incidente e o pulso produzido na fotomultiplicadora, o que permite a discriminação de fótons de energias diferentes. Os cintiladores apresentam-se sob forma sólida (cristalina ou plástica), líquida e, raramente, gasosa. São os detectores de radiação gama e X de maior eficiência, podendo ainda ser utilizados para detectar radiação alfa, beta, prótons e, em casos especiais, nêutrons. Os detectores a cintilação são sensíveis a variações de tensão na fotomultiplicadora, necessitando de equipamento eletrônico mais estável e, portanto, mais caro. A resposta desse tipo de detetor varia fortemente com a energia da radiação incidente. Figura 1: Elementos principais de uma fotomultiplicadora acoplada a um cristal de cintilação para detecção de radiação. Cintilador Sólido O cintilador sólido é geralmente o iodeto de sódio dopado com 0,1% de tálio (NaI:Tl) encerrado em um recipiente de alumínio hermeticamente isolado do meio ambiente, devido à sua propriedade higroscópica. As armadilhas geradas pelo tálio na rede de NaI estão 3 eV acima da banda de valência de modo que o fóton emitido está na faixa do espectro visível. O detetor é projetado e construído para otimizar a geração de luz. Note-se que, embora o número de fótons produzidos seja função da energia transferida pela radiação incidente, a energia dos fótons depende apenas dos níveis de energia no cristal de cintilação. Os cristais de cintilação são confeccionados na forma de um poço, para permitir maior eficiência geométrica nas contagens de líquidos. Além desses, existem cristais em forma de cilindro reto, que recebem o nome de cintiladores planos. Cintilador Líquido As partículas beta são relativamente de baixa energia, portanto, têm baixo poder de penetração e, conseqüentemente, os detectores de cintilação sólidos não conseguem detectá- las, já que são elas retidas no invólucro de alumínio que protege o cristal. Para que ocorra a detecção, devem ser empregados detectores de cintilação líquidos, isto é, cintiladores nos quais a substância cintiladora é líquida. Nesse tipo de cintilador, a fonte beta é colocada no interior do líquido que funciona como detetor. As partículas emitidas pela amostra produzirão cintilação no líquido, que é visualizada pelas fotomultiplicadoras, transformando-se em pulsos elétricos. Em 1960, Reynolds e Kaimann usaram soluções fluorescentes em solventes aromáticos (compostos orgânicos) como detetor e no qual diluíram diretamente a amostra radioativa. Desse modo, conseguiram uma elevada eficiência na contagem da radiação emitida pela amostra, pois uma grande percentagem da radiação emitida produz cintilação diretamente no líquido. Além disso, a geometria obtida é ideal, ou seja, 4p sr, já que o detetor visualiza a amostra de todos os ângulos possíveis. O líquido cintilador é constituído de uma substância fluorescente (soluto primário) dissolvida num solvente orgânico que é o solvente primário. A energia da radiação emitida pela amostra é transferida apenas ao solvente, pois sabemos experimentalmente que a que é transferida ao soluto é praticamente desprezível. Por outro lado, a energia adquirida pelo solvente é transferida às moléculas do soluto primário que, desse modo, sofrem excitação e emitem um fóton de comprimento de onda na região do ultra-violeta quando retornam ao estado original. É possível adicionar um soluto secundário para absorver essa luz e reemiti-la com um comprimento de onda maior (4.000 a 5.000 ângstrons) com a finalidade de ajustá-la à sensibilidade da fotomultiplicadora. São utilizados cristais de antraceno e de estilbeno (orgânicos) e, também, materiais plásticos como monômero de estireno com substância cintiladora orgânica e que podem ser empregados também para a detecção gama, embora com perda de eficiência.
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