La configuración muestra-fuente radiactiva-muestra se coloca entre dos detectores de centelleo acoplados a dos respectivos fotomultiplicadores. Los detectores empleados en esta práctica han sido dos detectores plásticos.

Figura 1. Detectores centelleadores empleados en el laboratorio para la medida de los espectros de tiempos de vida.

            Características generales de un detector de centelleo.      

            Los detectores de centelleo se basan en el hecho de que cuando ciertos materiales son atravesados por la radiación sus átomos o moléculas son excitados, produciéndose su casi inmediata desexcitación mediante emisión de luz cuya longitud de onda es próxima al espectro visible.

            Si a un material centelleador (transparente a la luz emitida) se le acopla un sistema de transducción-amplificación tal como un fotomultiplicador (PM), el pulso de luz se convierte en un pulso eléctrico que puede ser analizado mediante un sistema electrónico, obteniéndose así  información acerca de la radiación incidente. Tanto la electrónica utilizada como el mismo detector son lineales, es decir, la altura del pulso eléctrico final es proporcional a la energía depositada por la partícula incidente en el detector.

            Los elementos básicos de un detector de centelleo pueden observarse en la figura 2. Consiste, en general, en un material centelleador acoplado ópticamente a un PM ya sea directamente o a través de una guía de luz. La luz incide en la ventana del PM y, por efecto fotoeléctrico, se emiten electrones en el fotocátodo del PM, construido generalmente por materiales alcalinos con gran rendimiento de este efecto, amplificándose en el interior del PM el pulso eléctrico.

            El fotomultiplicador es un dispositivo electrónico cuya finalidad es convertir una señal luminosa ( a veces de unos pocos fotones) en un pulso eléctrico amplificado. Sus principales elementos son: una capa fotosensible denominada fotocátodo y una estructura multiplicadora de electrones constituida por una serie de dínodos sometidos a diferentes voltajes en orden creciente. El último dínodo recibe el nombre de ánodo. La finalidad del fotocátodo es convertir el pulso de los fotones incidentes en un pulso de electrones de baja energía en el interior del tubo; las eficiencias típicas de conversión son del orden del 20%. La estructura interior del tubo PM proporciona una recolección eficiente de los electrones producidos, amplificando su número en cada dínodo por un factor aproximado de 2.5: los electrones, acelerados entre dos dínodos consecutivos, arrancan electrones del metal al colisionar con él. El fotomultiplicador puede considerarse como un amplificador lineal, con amplificaciones típicas del orden de 10⁷, dependiendo del número de dínodos presentes en la estructura, del voltaje de alimentación al que se somete, y del reparto de tensiones entre los dínodos.

            En general, la señal de centelleo posee las siguientes propiedades:

• Energía de la partícula. Dada la linealidad del sistema la altura del pulso final es proporcional a la energía depositada por la partícula en el centelleador.

• Rapidez en la respuesta temporal. Los detectores de centelleo son instrumentos rápidos con relación a otros tipos de detectores, por lo que son idóneos para medir intervalos cortos de tiempo entre dos sucesos.

            Centelleadores plásticos.

            Los centelleadores plásticos consisten en soluciones de un centelleador orgánico ( ~ 10 g/litro) en un disolvente plástico sólido. Son centelleadores muy rápidos, el tiempo de  respuesta es del orden de 2-3 ns; son además muy flexibles y manejables.

            Los solutos orgánicos son compuestos hidrocarbonados que contienen estructuras del anillo del benceno, se caracterizan por tener un tiempo de desexcitación muy corto. La luz de centelleo aparece como consecuencia de las transiciones realizadas por los electrones de valencia de las moléculas, los cuales se pueden considerar como libres y no asociados a ningún átomo.

           Aunque la mayoría de los centelleadores tienen una eficiencia del 100% para electrones, son los centelleadores orgánicos y los plásticos los que presentan mayor eficiencia en cuanto a la detección de electrones. Debido a su baja masa, los electrones son muy susceptibles de sufrir difusiones a ángulos grandes y en muchos casos llegan a abandonar el detector sin depositar totalmente su energía. Dado que la retrodifusión aumenta con el número atómico del material, serán los materiales con bajo Z los idóneos para la detección de este tipo de partículas.

Discriminador de Fracción Constante/ SCA

            En la práctica se han empleado dos Discriminadores de Fracción Constante modelo ORTEC 583B. Operando en el modo diferencial, este módulo funciona como un SCA ( single-channel analizer). El módulo presenta dos selectores (lower level y upper level) que permiten fijar el intervalo de energías en el que se pretende trabajar. La respuesta del módulo es una señal lógica si la amplitud de la señal de entrada está comprendida entre los dos valores que determinan los límites inferior y superior de aceptación de la señal. En el caso de que la amplitud de entrada no verifique las condiciones requeridas el módulo no suministra señal alguna.

Conversor Tiempo Amplitud (TAC)

      El TAC es una unidad que convierte el periodo de tiempo entre dos pulsos lógicos (START y STOP) en un pulso de amplitud proporcional a su duración. Así, estos pulsos de voltaje obtenidos pueden ser almacenados por el  multicanal y monitorizados para la interpretación del espectro.

Analizador Multicanal

     Cada pulso de una energía determinada, esto es, de una amplitud determinada, que llega al Analizador Multicanal (MCA) es asociado a un canal determinado. El conjunto de los eventos registrados nos proporciona un espectro de energías que podemos monitorizar e interpretar gracias al software Maestro disponible en el laboratorio.