導入
核計測という用語では、放射線検出システム (X 線、ガンマ線、中性子、電子、アルファ粒子など) を実装する技術と方法がグループ化されており、これにより、核計測が可能になります。データ収集または制御システム。
用途（検出される放射線の性質、産業用途など）に応じて、複数の核測定および関連検出システムがあります。
プレゼンテーション
核計測機器は、物理学、生物学、さらには地質学の研究分野でも使用され、開発されています。
産業構造において、原子力エネルギー部門は、燃料製造、発電所での生産、再処理プロセス、核廃棄物やリサイクル材料の管理に至るまで、サイクル全体を通じてこの技術の重要なユーザーです。
特定の核計測機器は、プロセス制御(溶接 X 線、厚さ制御、湿度制御など)、材料の特性評価 (セメント産業)、さらにはセキュリティ分野 (X 線検出器や放射線源検出ビーコン）。
最後に、核医学では、診断目的 (スキャナー、 X 線、シンチグラフィー、 PETなど) または治療目的 (放射線療法、小線源療法など) に核機器を広範囲に使用します。
無機シンチレーション検出器
無機シンチレータでは、ギャップ内部に局在する結晶内準位を誘発する少量のドーパント（たとえば、NaI または CsI 中のタリウム）の存在によって発光します。入射電離放射線によって「電子正孔」ペアが生成されると、これらの電荷が発光中心にトラップされます。電子が励起準位から基本準位に遷移すると、光子が放出されます。これは、バンドギャップよりも低いエネルギーを持ち、シンチレータ材料内で容易に伝播し、そこで吸収される可能性は低いです。
別の競合プロセスにより、電子はギャップ内の局所準位への脱励起によって基底状態への非放射遷移が可能になります。これは、放射線によって蓄積されたすべてのエネルギーがシンチレーション光に変換されないことを意味します（消光効果）。
NaI(Tl)
ヨウ化ナトリウムは、ガンマ線分光分析に最も古く、最も広く使用されているシンチレーターです。優れた光出力を提供します。放射線によって蓄積されたエネルギーの約 12% が光エネルギーに変換されます。ただし、吸湿性があるため、常に湿気を避けて保管する必要があります。製造プロセスから出てくる未加工のヨウ化ナトリウムの結晶は、直径約 60 cm、長さは約 1メートルです。したがって、一般に使用される標準サイズが 1/2 × 1/2 インチから 3 × 3 インチの間で異なる場合でも、これらのシンチレータのサイズは、直径 20 cm、長さ 20 cm に簡単に達することができます (最初の数字は直径と長さを示します)。 2 番目は長さ、1 インチ = 25.4 mm)。
エネルギー分解能はシンチレータのサイズと形状によって異なります。たとえば、2.5” × 2.5” (63 × 63 mm) の NaI(Tl) では 662 keV で 6.5%、1.33 MeV で 5% になります。 。
NaI(Tl) は、その高感度 (高い原子番号Z と高い体積のおかげ) で特に人気があり、さまざまな用途の γ 分光分析に使用できます。
ヨウ化ナトリウムには、シンチレーション効率 (蓄積されたエネルギーの単位当たり生成されるシンチレーション光子の数) が温度に依存するという欠点があります。使用中に重大な温度変化が存在する場合、ゲイン補正が必要になることがよくあります。
CsI(Tl)
ヨウ化セシウムはヨウ化ナトリウムに近いシンチレータです。一方で、NaI(Tl) よりもガンマ線の吸収能力が高くなります。光出力も高くなりますが、放出されるシンチレーション光子の波長 (540 nm) は、光電子増倍管光電陰極のスペクトル応答にあまり適合しません。したがって、CsI(Tl) はフォトダイオード (クラシックまたはアバランシェ) に結合されることがほとんどです。 NaI(Tl) と同様のサイズで入手可能ですが、価格は高くなります。
フォトダイオードと組み合わせると、64 mm × 112 mm のサイズで 662 keV で 8% のエネルギー分解能を達成できます。フォトダイオードに結合された CsI(Tl) は、小型携帯プローブに使用されます。また、 X 線イメージング(手荷物管理) のためにストリップの形または 2Dネットワーク(数 mm 3のピクセル) で使用されることもよくあります。
BGO
ゲルマニウム酸ビスマス(BGO) は、原子番号と密度が高いため、NaI(Tl) よりも高い吸収力を持つシンチレーターです。吸湿性が少ないという利点があります。欠点は、光出力が低いこと (NaI(Tl) の光出力より 5 倍低い) とコストが非常に高いことです。
BGO は主に高エネルギー ガンマ線分光分析 (1 MeV 以上のエネルギー) に使用されます。現在のモードの X 線断層撮影 (分光分析なし) にも使用されます。
このシンチレータの大きな利点は、実質的に残光を示さないことであり、これにより、放射線強度の非常に急速な変化（たとえば、パルス X 線源からの）を追跡することが可能になります。
