Detekční krystaly někdy nazýváme jako scintilační detektory nebo scintilátory. Detekční krystal je ve scintilační kameře umístěn mezi kolimátorem a fotonásobiči. Krystal je průhledná destička, ve které se gama záření mění na záření světelné. Nejpoužívanější krystaly jsou vyráběny ze scintilačního materiálu NaI(Tl)-jodidu sodného aktivovaného thaliem. Tyto scintilační krystaly se řadí do skupiny anorganických scintilátorů aktivovaných příměsí a vykazují scintilace za běžných pokojových teplot. Tento jodid sodný má také nejlepší energetické rozlišovací schopnosti. Energetická rozlišovací schopnost v rozmezí 100-200 keV je 10-15 %. Krystal NaI (Tl) je použitelný pro energie  150-500 keV, s rostoucí energií fotonů však rychle klesá detekční účinnost. Další výhodou je, že je relativně levný a je možné vyrábět tyto krystaly řádově o průměru několika desítek centimetrů.  Standardní scintilační kamera je vybavena velkoplošným scintilačním krystalem NaI (Tl) o průměru až 50 centimetrů a tloušťce 6-12 milimetrů [11]. Nevýhodou těchto krystalů je, že jsou křehké a lehce prasknou. Další jejich zápornou vlastností je hygroskopičnost. Absorbují vzdušnou vlhkost a stejně jako sůl se rozpouštějí. Rozpouštění způsobuje vznik barevných oblastí a zhoršuje detekční vlastnosti krystalu. To vede k nenávratnému poškození krystalu. Proto tyto jodidové krystaly musí být hermeticky uzavřeny, většinou v hliníkovém pouzdře. Tyto krystaly vykazují též značnou závislost na teplotě a to z hlediska mechanických vlastností [2].

Princip

 Proces konverze gama fotonů na světlo je velmi složitý. Zjednodušeně lze však říci, že absorpce gama záření vyvolá v krystalu excitaci elektronů do vyššího stavu tzv. excitovaného stavu. Energie gama fotonu je přenesena, buď více Comptonovým jevem nebo jednou fotoelektrickou interakcí, do krystalu. Tyto energetické elektrony vzniklé interakcemi distribuují svou energii v krystalu a zanechávají ho v excitovaném stavu. Pokud se chce krystal vrátit zpět do původního stavu, pak tuto energii uvolní v podobě světelných fotonů. Z každého keV energie gama záření, absorbovaného krystalem, se vyzáří přibližně 40 fotonů světla. Toto světlo emitované krystalem je modrozelené světlo a má vlnovou délku 415 nanometrů [1].

Fyzikální vlastnosti scintilačních krystalů

 Tloušťka krystalu má vliv na absorpci krystalu. Silnější desky jodidu sodného mají tloušťku od 1 do několika centimetrů. Tlusté krystaly absorbují více původních a rozptýlených gama záření. Mají relativně vysokou citlivost (horší rozlišení), proto je obvykle všechna energie gama záření absorbována.  Tenké krystaly mají nižší citlivost (lepší rozlišení), protože mnoho fotonů unikne. Pro fotony s energií kolem 140 keV se šířka krystalu pohybuje od 0,6 do 1,2 cm [1].

 Vzhledem k vysokému indexu lomu krystalu NaI (Tl) je nutné zajistit dobrý optický kontakt mezi krystalem a fotonásobičem. K tomu slouží světlovod, vyrobený z průhledného plastického materiálu se stejným indexem lomu jako má krystal.

 Poloha scintilace v krystalu dovoluje zjistit směr dopadajícího fotonu záření gama. Vzdálenost mezi místem emise a místem scintilace fotonu v krystalu nelze z jedné projekce stanovit, proto také nelze z jedné projekce stanovit, kde obraz vznikl[11].

Doprovodná prezentace: