Detekcja – o co chodzi?
Promieniowanie jonizujące to promieniowanie o bardzo wysokiej energii, które może powodować uszkodzenie materii, na którą działa. Wydawać by się mogło, że to bardzo negatywna cecha, ale okazuje się, że promieniowanie jonizujące może być pomocne w wielu aspektach życia człowieka. Ze względu na swoją zdolność przenikania materii jest w stanie wejść w głąb nawet najtwardszych i najgęstszych materiałów. Tym bardziej łatwo przenika ciało człowieka, co jest wykorzystywane w medycynie, gdzie promieniowanie jonizujące ma bardzo wiele zastosowań – od diagnozy (prześwietlenia rentgenowskie, wykrywanie lokalizacji nowotworów), po planowanie leczenia (ustawienie i zweryfikowanie pozycji pacjenta przed napromienieniem), aż do terapii (leczenie chorób nowotworowych, prowadzenie zabiegów medycznych przy wspomaganiu wiązkami rentgenowskimi). Promieniowanie jonizujące wykorzystywane jest również w wielu jednostkach naukowych (np. do konstruowania materiałów osłonnych, badań nieniszczących, produkcji radiofarmaceutyków) oraz przemyśle (np. do prześwietlania spawów, czy mierzenia grubości materiałów).
Stosowanie promieniowania jonizującego może się jednak wiązać z ryzykiem przypadkowego napromienienia lub skażenia. A ponieważ człowiek nie ma zmysłu, którym mógłby zarejestrować obecność promieniowania jonizującego, dlatego nieodłącznym elementem pracy z promieniowaniem są mierniki (detektory), które pozwolą na ocenę narażenia pracowników. Detektory powinny być odpowiednio dobrane, ponieważ poszczególne rodzaje promieniowania różnią się między sobą m.in.:
- swoją naturą – promieniowanie alfa to jądra atomów helu, – beta to elektrony lub pozytony, – gamma to fala elektromagnetyczna,
- gęstością jonizacji materii, czyli liczbą jonów wytwarzanych wzdłuż toru cząstki w materiale, z którym oddziałują, która jest największa dla promieniowania alfa,
- zasięgiem w materii, czyli głębokością, na którą może wniknąć promieniowanie w głąb ośrodka, z którym oddziałuje (największy jest dla promieniowania gamma, a najmniejszy dla promieniowania alfa),
- pośrednim (promieniowanie gamma) lub bezpośrednim (alfa, beta) oddziaływaniem z materią,
- energią, która może różnić się nawet o kilka rzędów wielkości,
co powoduje różny sposób oddziaływania z danym ośrodkiem. Oznacza to, że część detektorów może nie być wystarczająco czuła lub w ogóle może nie „widzieć” danego rodzaju promieniowania. To, co łączy wszystkie rodzaje promieniowania jonizującego, to jonizacja. Polega ona na wybijaniu elektronów z atomów przez cząstki promieniowania jonizującego, co prowadzi do powstania dodatnio naładowanego jonu i swobodnego elektronu.
Mówiąc ogólnie, detektory promieniowania jonizującego są to więc urządzenia, których działanie oparte jest na zjawisku jonizacji zachodzącej w ośrodku czynnym detektora, czyli miejscu, w którym bezpośrednio dochodzi do tworzenia się jonów. Ośrodkiem czynnym może być gaz, ciecz lub ciało stałe.
W zależności od rodzaju urządzenia detektory pozwalają m.in. na:
- wykrycie jedynie obecności promieniowania (niektóre liczniki nie rozróżniają rodzaju promieniowania, bo każda cząstka, która wpadnie do detektora daje jednakowy sygnał, np. w liczniku Geigera–Müllera),
- określenie energii promieniowania (detektory, które są sprzężone z wielokanałowym analizatorem amplitudy, który umożliwia segregację zliczanego sygnału według padającej energii, czyli np. liczniki scyntylacyjne, półprzewodnikowe),
- identyfikację danego rodzaju promieniowania (np. liczniki scyntylacyjne, półprzewodnikowe),
- pomiar mocy dawki pochłoniętej, czyli energii oddanej w objętości materii w określonym czasie (np. komora jonizacyjna),
- pomiar aktywności izotopu (aktywność podawana jest w bekerelach, Bq i oznacza 1 rozpad promieniotwórczy w ciągu 1 sekundy, np. licznik Geigera-Müllera),
- zweryfikowanie toru, po którym przemieszczała się cząstka (np. klisze fotograficzne, które pozwalają na odtworzenie toru cząstki poprzez uszkodzenie struktury kliszy przez cząstkę).