5. Các bước thực hiện
3.3.1.2. Ghi đo phóng xạ dựa vào đặc tính phát quang của tinh thể và dung dịch
Khi hấp thụ năng lượng từ chùm tia phóng xạ, một số tinh thể có khả năng phát quang.
Mật độ và năng lượng bức xạ phát ra phụ thuộc vào năng lượng hấp thụ được. Do vậy có
thể đo được năng lượng chùm tia đã truyền cho tinh thể bằng cách đo năng lượng chùm tia thứ phát từ tinh thể đó.
Hiện nay tinh thể có đặc tính phát quang thường dùng là:
- Tinh thể muối ZnS phát quang dưới tác dụng của tia X, tia gamma.
- Tinh thể muối NaI được hoạt hóa bằng Tali (Tl), phát quang dưới tác dụng của tia
- Tinh thể Antraxen phát quang khi hấp thụ năng lượng từ chùm tia bêta.
Các tinh thể này được dùng để tạo ra đầu đo. Vì năng lượng của chùm phát quang rất
yếu nên phải được khuếch đại bằng các ống nhân quang. Kỹ thuật ghi đo bằng tinh thể
phát quang có hiệu suất lớn, do vậy ngày càng được sử dụng rất rộng rãi.
- Dung dịch hỗn hợp PPO (2,5 diphenyl oxazol) và POPOP (2,5 phênyloxazol-benzen) hòa tan trong dung môi toluene hay dioxan, phát quang khi hấp thụ năng lượng yếu của
các tia bêta phát ra từ 3H và 14C. Dung dịch này là thành phần chính của kỹ thuật ghi đo đặc biệt gọi là kỹ thuật nhấp nháy lỏng, thường dùng trong các nghiên cứu y sinh học.
Tuy nhiên quan trọng nhất trong các thiết bị dựa vào đặc tính phát quang là ống đếm
nhấp nháy.
Năm 1940 phát hiện thấy tinh thể Iodua Natri (NaI) trong đó có trộn lẫn một lượng
nhỏ Tali (Tl) hoặc tinh thể KI (Tl); CsI (Tl); LiI v.v… có khả năng phát ra một photon
thứ cấp (phát quang) khi có bức xạ gamma tác dụng vào. Hiện nay còn nhiều chất nhấp
nháy khác là nhấp nháy dẻo, nhấp nháy nước và nhấp nháy khí.
Số lượng các photon phát quang (thứ cấp) đó tỷ lệ với năng lượng các tinh thể nhấp
nháy hấp thụ được từ tia tới. Trung bình cứ 30– 50eV năng lượng hấp thụ được sẽ tạo ra
một photon phát quang thứ cấp. Như vậy một tia gamma có năng lượng khoảng 0,5MeV
được hấp thụ sẽ tạo ra khoảng 104 photon thứ cấp trong tinh thể. Nếu các photon huỳnh
quang đó được tiếp xúc với bản photocatot (Hình 3.15) thì sẽ tạo ra một chùm các điện
tử.
Hình 3.15
Bộ phận tiếp theo của đầu đếm nhấp nháy là ống nhân quang. Ống nhân quang được
cấu tạo bởi nhiều bản điện cực có điện thế tăng dần để khuếch đại từng bước vận tốc của chùm điện tử phát ra từ photocatot. Một ống nhân quang có 10 – 14 đôi điện cực có thể
khuếch đại vận tốc điện tử lên từ 106 đến 109 lần. Tuy vậy đó vẫn chỉ là xung điện yếu
cần phải khuếch đại nữa mới ghi đo được.
Ống đếm nhấp nháy dùng tinh thể vô cơ NaI ngày nay được dùng rất phổ biến và đạt được hiệu suất đo 20% - 30% đối với tia gamma và 100% với các hạt vi mô. Thời gian
chết của chúng cũng rất ngắn (khoảng vài s mà thôi).
Ống đếm nhấp nháy không những ghi đo được cường độ bức xạ mà còn cho phép ghi
phân tích biên độ. Với các kỹ thuật hiện đại, người ta có thể tạo ra được các tinh thể nhấp nháy có kích thước lớn và những hình dạng thích hợp. Từ đó có thể tạo ra các máy móc
ghi đo hiện đại sử dụng cho các mục đích khoa học khác nhau. Trong y sinh học có các máy đo bức xạ phát ra từ trong cơ thể, từ toàn thân, từ các phủ tạng sâu hoặc từ các mẫu
bệnh phẩm.