Was ist die Detektion von direkt ionisierender Strahlung?

Detektion direkt ionisierender Strahlung. Geladene Teilchen (Atomkerne, Elektronen, Positronen, Protonen, Myonen usw.) können Atome durch fundamentale Wechselwirkung durch die Coulomb-Kraft direkt ionisieren. Strahlendosimetrie

Geladene Teilchen ( Atomkerne, Elektronen, Positronen, Protonen, Myonen usw. ) können Atome durch fundamentale Wechselwirkung durch die Coulomb-Kraft direkt ionisieren, wenn sie über ausreichende kinetische Energie verfügen. Diese Teilchen müssen sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, um die erforderliche kinetische Energie zu erreichen. Sogar Photonen (Gammastrahlen und Röntgenstrahlen) können Atome durch den photoelektrischen Effekt und den Compton-Effekt direkt ionisieren (obwohl sie elektrisch neutral sind), die sekundäre (indirekte) Ionisierung ist jedoch viel bedeutender.

Nachweis von Alpha-Partikeln

Die Detektion von Alphastrahlung ist sehr spezifisch, da Alphateilchen sich nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablagern. Daher ist die übertragene Energiemenge sehr hoch.

Um die Prinzipien der Detektion von Alphastrahlung zu beschreiben, müssen wir die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie verstehen . Jeder Partikeltyp wechselwirkt auf unterschiedliche Weise. Daher müssen wir die Wechselwirkung von Alpha-Partikeln (Strahlung als Fluss dieser Partikel) separat beschreiben.

Alpha-Detektion mit Halbleitern – Silizium-Streifendetektoren

Siliziumstreifendetektor - Halbleiter
Silicin Strip Detector Quelle: micronsemiconductor.co.uk

Detektoren auf Siliziumbasis sind sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen geeignet. Ein Siliziumstreifendetektor ist eine Anordnung von streifenförmig geformten Implantaten, die als Ladungssammelelektroden wirken.

Siliziumstreifendetektoren 5 x 5 cm 2in area sind weit verbreitet und werden in Reihe (genau wie Ebenen von MWPCs) verwendet, um Flugbahnen geladener Teilchen mit Positionsgenauigkeiten in der Größenordnung von mehreren μm in Querrichtung zu bestimmen. Diese Implantate bilden auf einem niedrig dotierten, vollständig verarmten Siliziumwafer eine eindimensionale Anordnung von Dioden. Durch Verbinden jedes der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verstärker wird ein positionsempfindlicher Detektor aufgebaut. Zweidimensionale Positionsmessungen können durch Aufbringen einer zusätzlichen streifenartigen Dotierung auf die Waferrückseite unter Verwendung einer doppelseitigen Technologie erreicht werden. Solche Vorrichtungen können verwendet werden, um kleine Aufprallparameter zu messen und dadurch zu bestimmen, ob ein geladenes Teilchen aus einer Primärkollision stammt oder das Zerfallsprodukt eines Primärteilchens war, das eine kleine Strecke von der ursprünglichen Wechselwirkung zurückgelegt hat und dann zerfiel.

Nachweis von Beta-Partikeln

Die Detektion von Beta-Strahlung  ist sehr spezifisch, da  Beta-Partikel  eindringender sind als Alpha-Partikel. Andererseits kann eine dünne Aluminiumplatte sie aufhalten.

Um die Prinzipien des Nachweises von Betastrahlung zu beschreiben, müssen wir die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie verstehen  . Jeder Partikeltyp wechselwirkt auf unterschiedliche Weise. Daher müssen wir die Wechselwirkung von Beta-Partikeln (Strahlung als Fluss dieser Partikel) separat beschreiben.

Nachweis der Betastrahlung mittels Szintillationszähler

Szintillationszähler  werden verwendet, um Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen zu messen, einschließlich Handmessgeräten für Strahlungsmessungen, Personal- und Umgebungsüberwachung auf  radioaktive Kontamination , medizinische Bildgebung, radiometrische Tests, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Nuklearanlagen. Sie sind weit verbreitet, weil sie kostengünstig und dennoch mit gutem Wirkungsgrad hergestellt werden können und sowohl die Intensität als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen können.

Szintillationszähler können verwendet werden, um Alpha- ,  Beta- und  Gammastrahlung zu erfassen  . Sie können auch zum  Nachweis von Neutronen verwendet werden . Zu diesem Zweck werden verschiedene Szintillatoren verwendet.

  • Beta-Partikel . Zum Nachweis von Beta-Partikeln können organische Szintillatoren verwendet werden. Reine organische Kristalle umfassen Kristalle von Anthracen, Stilben und Naphthalin. Die Abklingzeit dieser Art von Leuchtstoff beträgt ungefähr 10 Nanosekunden. Diese Art von Kristall wird häufig zum Nachweis von Beta-Partikeln verwendet. Organische Szintillatoren mit einem  niedrigeren Z  als anorganische Kristalle eignen sich am besten zum Nachweis von Beta-Partikeln mit niedriger Energie (<10 MeV).

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.