El Centelleador

Para la obtención del espectro utilizaremos un cristal de INa(Tl) con geometría cilíndrica de 4 cm de altura y 4 cm de diámetro. La radiación incidente sobre este cristal interacciona siguiendo básicamente los siguientes procesos: absorción fotoeléctrica, dispersión Compton y creación de pares. Este último efecto tiene como umbral $E_{min} = 2 \times m_e = 1.02 MeV$ y en el rango de energía de este trabajo ( $E \leq 1.3 MeV$), no tiene relevancia. Los fotones absorbidos por efecto fotoeléctrico dejan toda su energía en el cristal, en cambio cuando un fotón interacciona por efecto Compton pierde solo parte de esta siendo dispersado con un cierto ángulo, $\theta$, con una probabilidad que viene dada por la fórmula de Klein-Nishina². Tras la dispersión, este fotón secundario puede escapar del centelleador sin más interacciones, bien ser absorbido por efecto fotoeléctrico o sufrir una nueva dispersión Compton.

Como consecuencia el espectro de la energía total depositada tiene una forma característica consistente en un pico estrecho (pico fotoeléctrico) más un perfil contínuo que abarca desde energía cero hasta un valor (borde Compton) correspondiente a la máxima energía que el fotón puede ceder en una colisión Compton (dispersión con 180 grados). La aparición de este continuo dificulta a menudo la interpretación del espectro y se han desarrollado diversas técnicas experimentales para su eliminación. En cualquier caso para espectroscopía de fotones $\gamma$ se deben emplear centelleadores constituidos por elementos que presenten una sección eficaz de absorción fotoeléctrica importante.

La energía depositada por el rayo $\gamma$ es convertida dentro del centelleador en fotones en el rango visible/uv-próximo en número aproximadamente proporcional a la energía depositada.