Ο μετρητής σπινθηρισμών είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και τη μέτρηση εκπομπών από ραδιενεργά στοιχεία. Η ραδιενέργεια είναι η απελευθέρωση σωματιδίων ή ενέργειας από ορισμένα στοιχεία που περιέχουν πάρα πολλά νετρόνια και μπορεί να είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο, τα ζώα και τα φυτά. Ο μετρητής σπινθηρισμού συνδυάζει μια χημική ουσία που δημιουργεί φως όταν χτυπηθεί από ραδιενεργές εκπομπές και έναν ανιχνευτή για να ανιχνεύει και να μετράει τους παλμούς φωτός.
Πολλά στοιχεία έχουν ισότοπα, μόρια που περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα περισσότερα ισότοπα είναι σταθερά και τίποτα δεν πρόκειται να αλλάξει τη χημική τους σύνθεση με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, ορισμένα ραδιενεργά ισότοπα δεν θα κρατήσουν τα νετρόνια στη θέση τους και θα αρχίσουν να διασπώνται ραδιενεργά.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ραδιενεργής διάσπασης και ο καθένας έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά. Η ακτινοβολία άλφα είναι ένα σωματίδιο που συνδυάζει πρωτόνια και νετρόνια και έχει σχετικά χαμηλή ενέργεια, επιτρέποντάς του να σταματήσει από νερό ή λεπτές μεταλλικές πλάκες. Η ακτινοβολία βήτα είναι ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που απελευθερώνονται από το στοιχείο και μπορούν να διαπεράσουν τους ιστούς του σώματος και τα στρώματα προστατευτικής θωράκισης. Η ακτινοβολία γάμμα δεν είναι ένα σωματίδιο αλλά μάλλον ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, παρόμοιο με το φως, το οποίο έχει πολύ υψηλή ενέργεια και μπορεί να θωρακιστεί μόνο από στρώματα πυκνής πλάκας μολύβδου.
Και οι τρεις τύποι προκαλούν κυτταρική βλάβη στα φυτά και στα ζώα επειδή προκαλούν την αλλαγή των μορίων όταν χτυπηθούν από την ακτινοβολία. Καθώς ένα ραδιενεργό σωματίδιο ή ακτινοβολία γάμμα χτυπά ένα μόριο, θα απελευθερώσει ηλεκτρόνια στους περιβάλλοντες ιστούς ή στον αέρα. Εάν η ακτινοβολία χτυπήσει μια χημική ουσία που δίνει μια λάμψη φωτός όταν χτυπηθεί και το φως μπορεί να ανιχνευθεί, έχει δημιουργηθεί ένας μετρητής σπινθηρισμού.
Υπάρχουν τρεις τύποι στερεών χημικών σπινθηρισμών, που ονομάζονται φώσφοροι, που χρησιμοποιούνται στους πάγκους και περιλαμβάνουν τα ανόργανα, τα οργανικά και τα πλαστικά. Οι ανόργανες χημικές ουσίες που μπορούν να απελευθερώσουν φως, που ονομάζονται φωτόνια, όταν χτυπηθούν από την ακτινοβολία περιλαμβάνουν ιωδιούχα μέταλλα και θειούχο ψευδάργυρο. Οι οργανικοί φώσφοροι μπορεί να περιλαμβάνουν ναφθαλίνη, ανθρακένιο και άλλες ενώσεις που σχετίζονται με το βενζόλιο. Τα πλαστικά από μόνα τους δεν είναι συνήθως φώσφοροι, αλλά τα χημικά μπορούν να συνδυαστούν με ένα πλαστικό για να σχηματίσουν μια γεννήτρια φωτονίων.
Οι ανόργανες χημικές ουσίες είναι οι καλύτεροι ανιχνευτές για την ακτινοβολία γάμμα, οι οργανικές ουσίες είναι οι βέλτιστες για τα σωματίδια βήτα και οι ενσωματωμένοι σε πλαστικό φώσφορες λειτουργούν καλά για την ανίχνευση νετρονίων. Τα ραδιενεργά ισότοπα μπορεί να διασπαστούν χρησιμοποιώντας μια ποικιλία μεθόδων, επομένως οι ανιχνευτές μπορούν να περιέχουν περισσότερους από έναν τύπους στοιχείων ανίχνευσης. Το λογισμικό μέτρησης που χρησιμοποιείται στους ανιχνευτές είναι κρίσιμο για τον προσδιορισμό της ποσότητας ακτινοβολίας, επειδή οι υψηλότερες μετρήσεις υποδεικνύουν ότι υπάρχει περισσότερο ραδιενεργό στοιχείο ή ο μετρητής βρίσκεται κοντά στη ραδιενέργεια.
Μόλις δημιουργηθούν φωτόνια φωτός, το άλλο σημαντικό μέρος είναι ο ανιχνευτής, ο οποίος βλέπει τα φωτόνια και τα μετράει. Πολλοί μετρητές χρησιμοποιούν έναν φωτοπολλαπλασιαστή, ο οποίος είναι μια σειρά ηλεκτροδίων τοποθετημένων σε σωλήνα κενού. Καθώς ένα φωτόνιο φωτός εισέρχεται στον σωλήνα, είναι συνήθως πολύ αχνό για να ανιχνευθεί από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα στον μετρητή σπινθηρισμού. Το φωτόνιο χτυπά το πρώτο ηλεκτρόδιο, το οποίο έχει μια ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται σε αυτό.
Όταν χτυπηθεί από το φως, το ηλεκτρόδιο απελευθερώνει περισσότερα ηλεκτρόνια, τα οποία ταξιδεύουν στο δεύτερο ηλεκτρόδιο. Κάθε φορά που συμβαίνει αυτό, απελευθερώνονται περισσότερα ηλεκτρόνια και το σήμα γίνεται ισχυρότερο. Μετά από πολλά βήματα, τα οποία συμβαίνουν πολύ γρήγορα με τα ηλεκτρόνια που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, το σήμα είναι αρκετά ισχυρό ώστε ο μετρητής να το ανιχνεύσει, και καταγράφει την παρουσία ενός φωτονίου φωτός και το μετράει. Ένας φωτοπολλαπλασιαστής είναι εξαιρετικά ευαίσθητος και μπορεί να ανιχνεύσει με ακρίβεια πολύ μικρές λάμψεις φωτός από την αποσύνθεση.
Ένας άλλος τύπος μετρητή σπινθηρισμού είναι μια μονάδα υγρής φάσης. Αυτοί οι μετρητές μπορεί να είναι χρήσιμοι στην εργαστηριακή ανάλυση, επειδή ένα δείγμα τοποθετείται απευθείας σε ένα υγρό που αποτελείται από έναν φώσφορο και έναν διαλύτη. Οποιαδήποτε ραδιενεργή εκπομπή ανιχνεύεται αμέσως από τους φωσφόρους που περιβάλλουν το δείγμα, οι οποίοι στη συνέχεια μετρώνται.
Αυτή η τεχνολογία μπορεί να είναι χρήσιμη κατά την απολύμανση μιας ραδιενεργής διαρροής, επειδή τα τεστ σκουπίσματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο ραδιενέργειας. Μικρά δείγματα υφασμάτων σκουπίζονται πάνω από τις επιφάνειες και στη συνέχεια τοποθετούνται σε μετρητή υγρού σπινθηρισμού. Αυτή η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί όσο χρειάζεται μέχρι ο μετρητής να δείξει ότι η ραδιενέργεια είναι σε χαμηλά επίπεδα, που ονομάζεται ακτινοβολία υποβάθρου.