Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
Rivelatori passivi di radiazioni ionizzanti basati su film sottili di fluoruro di litio per dosimetria e imaging
I rivelatori passivi a film sottile di fluoruro di litio (LiF), che sono in grado di rivelare tutti i tipi di radiazioni ionizzanti, sono basati sulla lettura ottica della fotoluminescenza di difetti elettronici indotti nel LiF dall'irraggiamento. Sono caratterizzati da elevata risoluzione spaziale, largo campo di vista, ampio range dinamico e semplicità di utilizzo. La risposta di fotoluminescenza è lineare in funzione della dose fino a circa 10^5 Gy ed è stabile nel tempo. La risposta alle radiazioni ionizzanti del fluoruro di litio è inoltre equivalente a quella del tessuto umano.
Fotografia di un rivelatore a film di fluoruro di litio depositato per evaporazione termica su silicio
Immagine in fluorescenza del picco di Bragg di un fascio di protoni di energia 20 MeV immagazzinato in un rivelatore a film di fluoruro di litio, acquisita con un microscopio ottico
Settori applicativi
Problema da risolvere
Nell'ambito della rivelazione delle radiazioni ionizzanti (raggi X, raggi gamma, protoni, elettroni, neutroni, particelle cariche pesanti), per applicazioni che spaziano dal biomedicale, alla scienza dei materiali e all'aerospazio, è fondamentale utilizzare rivelatori di costo contenuto e con elevate prestazioni in termini di risoluzione spaziale, range dinamico, campo di vista e lettura del rivelatore non distruttiva (ovvero ripetibile senza perdita di segnale). I rivelatori di radiazione basati su film sottili di fluoruro di litio soddisfano queste richieste ed offrono, in più, un'elevata versatilità in quanto è possibile scegliere la loro geometria e dimensioni a seconda dell'esperimento da realizzare, essendo depositati per evaporazione termica su diversi substrati (vetro, silicio, alluminio, substrati plastici flessibili, ecc.) in laboratori ENEA.
Descrizione
I rivelatori a film sottile di fluoruro di litio (LiF) sono in grado di rivelare tutti i tipi di radiazioni ionizzanti (raggi X, raggi gamma, protoni, neutroni, elettroni, particelle cariche pesanti, ecc.). Sono rivelatori passivi, basati sulla lettura ottica della fotoluminescenza emessa da difetti elettronici, noti come centri di colore, indotti dall'irraggiamento. I rivelatori a film di LiF vengono cresciuti per evaporazione termica, in condizioni controllate, su differenti substrati (vetro, silicio, alluminio, substrati plastici flessibili, ecc.) ed offrono un'elevata versatilità in quanto è possibile scegliere la loro geometria e dimensioni a seconda dell'esperimento da realizzare. Sono rivelatori economici, con prestazioni in termini di risoluzione spaziale, campo di vista, range dinamico e semplicità di utilizzo, che li rendono estremamente interessanti e promettenti per applicazioni che spaziano dal settore nucleare a quello biomedicale.
Aspetti innovativi e vantaggi
- La lettura ottica dei rivelatori a film di LiF, nell’intervallo spettrale del visibile, è efficiente e veloce (alcuni secondi)
- La loro risposta di fotoluminescenza è stabile nel tempo ed è lineare in funzione della dose di irraggiamento fino a circa 10^5 Gy
- Sono caratterizzati da elevata risoluzione spaziale (< 250 nm), elevato range dinamico (> 10^5), ampio campo di vista (> 1 cm^2) ed equivalenza al tessuto umano
- Sono caratterizzati da semplicità di utilizzo (sono insensibili alla luce ambiente e non necessitano di sviluppo chimico dopo l’irraggiamento).
- Sono rivelatori economici, in grado di rivelare tutti i tipi di radiazioni ionizzanti (raggi X e gamma, protoni, neutroni, elettroni, ecc.)
Maturità tecnologica 4
Punti di forza
- Costo
- Rilevanza sociale/economica
- Contenuto normativo/regolatore
Possibili applicazioni
- Diagnostica avanzata di sorgenti di radiazioni ionizzanti
- Dosimetria nei settori aerospazio ed energia da fissione e fusione
- Imaging a raggi X di campioni biologici
- Monitoraggio dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti in ambito bio-medicale
- Radiobiologia
Gruppo di ricerca coinvolto
Data di aggiornamento
30-05-2025
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