{"id":13178,"date":"2019-12-21T02:52:38","date_gmt":"2019-12-21T02:52:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-der-vorteil-und-der-nachteil-von-gasionisationsdetektoren-definition\/"},"modified":"2020-07-08T11:48:27","modified_gmt":"2020-07-08T11:48:27","slug":"was-ist-der-vorteil-und-der-nachteil-von-gasionisationsdetektoren-definition","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-der-vorteil-und-der-nachteil-von-gasionisationsdetektoren-definition\/","title":{"rendered":"Was ist der Vorteil und der Nachteil von Gasionisationsdetektoren &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<header class=\"entry-header\">Vor- und Nachteile von Gasionisationsdetektoren h\u00e4ngen von der Detektorspannung ab. Gasionisationsdetektoren werden in Kernkraftwerken h\u00e4ufig zur Messung von Alpha- und Betateilchen, Neutronen und Gammastrahlen eingesetzt. Strahlendosimetrie<\/header>\n<div class=\"entry-content\">\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_26088\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26088\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Ionization-Detector-Geiger-Tube.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26088 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Ionization-Detector-Geiger-Tube-300x178.png\" alt=\"Detektor f\u00fcr ionisierende Strahlung - Geigerrohr\" width=\"300\" height=\"178\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Ionization-Detector-Geiger-Tube-300x178.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26088\" class=\"wp-caption-text\">Detektor f\u00fcr ionisierende Strahlung &#8211; Geigerrohr<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Gasionisationsdetektoren<\/strong>\u00a0werden in Kernkraftwerken h\u00e4ufig zur Messung von\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">Alpha-<\/a>\u00a0und\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\">Betateilchen<\/a>\u00a0,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/neutron\/\">Neutronen<\/a>\u00a0und\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\">Gammastrahlen eingesetzt<\/a>\u00a0.\u00a0Die Detektoren arbeiten im Ionisations-, Proportional- und Geiger-M\u00fcller-Bereich mit einer Anordnung, die f\u00fcr die Art der gemessenen Strahlung am empfindlichsten ist.\u00a0Neutronendetektoren verwenden Ionisationskammern oder Proportionalz\u00e4hler geeigneter Bauart.\u00a0Beispiele f\u00fcr Neutronendetektoren sind\u00a0kompensierte Ionenkammern, BF\u00a0<sub>3<\/sub>\u00a0-Z\u00e4hler, Spaltz\u00e4hler und Protonenr\u00fccksto\u00dfz\u00e4hler.<\/p>\n<h2>Vor- und Nachteile in Abh\u00e4ngigkeit von der Detektorspannung<\/h2>\n<p>Die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Impulsh\u00f6he in einem Detektor ist sehr komplex.\u00a0<strong>Die Impulsh\u00f6he<\/strong>\u00a0und die Anzahl der gesammelten Ionenpaare stehen in direktem Zusammenhang.\u00a0Wie geschrieben wurde, k\u00f6nnen die Spannungen in Abh\u00e4ngigkeit von der Detektorgeometrie und dem Gastyp und -druck stark variieren.\u00a0Die Abbildung zeigt schematisch die verschiedenen\u00a0<strong>Spannungsbereiche<\/strong>\u00a0f\u00fcr Alpha-, Beta- und Gammastrahlen.\u00a0Es gibt sechs praktische Hauptbetriebsbereiche, in denen drei (Ionisations-, Proportional- und Geiger-M\u00fcller-Bereich) n\u00fctzlich sind, um ionisierende Strahlung zu erfassen.\u00a0Diese Anforderungen sind nachstehend aufgef\u00fchrt.\u00a0Die Alpha-Kurve ist aufgrund der gr\u00f6\u00dferen Anzahl von Ionenpaaren, die durch die anf\u00e4ngliche Reaktion der einfallenden Strahlung erzeugt werden, h\u00f6her als die Beta-und Gamma-Kurve vom Rekombinationsbereich zum Teil des begrenzten Proportionalit\u00e4tsbereichs.<\/p>\n<figure id=\"attachment_26092\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-26092\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Gaseous-Ionization-Detectors-Regions-min.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-large wp-image-26092 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Gaseous-Ionization-Detectors-Regions-min-1024x603.png\" alt=\"Gasionisationsdetektoren - Regionen\" width=\"1024\" height=\"603\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Gaseous-Ionization-Detectors-Regions-min-1024x603.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26092\" class=\"wp-caption-text\">Dieses Diagramm zeigt die Anzahl der im gasgef\u00fcllten Detektor erzeugten Ionenpaare, die je nach angelegter Spannung f\u00fcr konstant einfallende Strahlung variiert.\u00a0Die Spannungen k\u00f6nnen in Abh\u00e4ngigkeit von der Detektorgeometrie und der Gasart und dem Druck stark variieren.\u00a0Diese Abbildung zeigt schematisch die verschiedenen Spannungsbereiche f\u00fcr Alpha-, Beta- und Gammastrahlen.\u00a0Es gibt sechs praktische Hauptbetriebsbereiche, in denen drei (Ionisations-, Proportional- und Geiger-M\u00fcller-Bereich) n\u00fctzlich sind, um ionisierende Strahlung zu erfassen.\u00a0Alphateilchen sind ionisierender als Betateilchen und als Gammastrahlen, so dass durch Alpha mehr Strom in der Ionenkammerregion erzeugt wird als durch Beta und Gamma, aber die Teilchen k\u00f6nnen nicht unterschieden werden.\u00a0Alphateilchen produzieren im proportionalen Z\u00e4hlbereich mehr Strom als Beta.\u00a0Durch die Art der Proportionalz\u00e4hlung ist es jedoch m\u00f6glich, Alpha-, Beta- und Gammapulse zu unterscheiden.\u00a0In der Geigerregion gibt es keine Unterscheidung zwischen Alpha und Beta, da ein einzelnes Ionisationsereignis im Gas zur gleichen Stromabgabe f\u00fchrt.<\/figcaption><\/figure>\n<ul>\n<li><strong>Rekombinationsregion.\u00a0<\/strong>Bei niedriger Spannung ist das elektrische Feld nicht gro\u00df genug, um Elektronen und Ionen zu beschleunigen.\u00a0Die Elektronen und Ionen k\u00f6nnen sich kurz nach ihrer Erzeugung wieder vereinigen, und nur ein kleiner Teil der erzeugten Elektronen und Ionen erreicht ihre jeweiligen Elektroden.\u00a0Mit zunehmender Detektorspannung gelangt jedoch ein immer gr\u00f6\u00dferer Teil der erzeugten Ionen zu den Elektroden.\u00a0Dieser Anstieg setzt sich fort, bis die Spannung &#8222;S\u00e4ttigung&#8220; erreicht ist.\u00a0Der Bereich der Betriebsspannung, in dem dies auftritt, wird als\u00a0<strong>Rekombinationsbereich bezeichnet<\/strong>\u00a0.\u00a0Detektoren werden in diesem Bereich nicht betrieben, da weder die Anzahl der Rekombinationen noch die Anzahl der urspr\u00fcnglich erzeugten Ionenpaare genau bestimmt werden kann.<\/li>\n<li><strong>Ionisationsregion<\/strong>\u00a0.\u00a0Im Ionisationsbereich f\u00fchrt eine Erh\u00f6hung der Spannung nicht zu einer wesentlichen Erh\u00f6hung der Anzahl der gesammelten Ionenpaare.\u00a0Die Anzahl der von den Elektroden gesammelten Ionenpaare ist gleich der Anzahl der von der einfallenden Strahlung erzeugten Ionenpaare und h\u00e4ngt von der Art und Energie der Teilchen oder Strahlen in der einfallenden Strahlung ab.\u00a0Daher ist in diesem Bereich die Kurve flach.\u00a0Die Spannung muss h\u00f6her sein als der Punkt, an dem dissoziierte Ionenpaare rekombinieren k\u00f6nnen.\u00a0Andererseits ist die Spannung nicht hoch genug, um eine Gasverst\u00e4rkung (sekund\u00e4re Ionisation) zu erzeugen.\u00a0Detektoren im Ionisationsbereich arbeiten mit einer geringen elektrischen Feldst\u00e4rke, die so gew\u00e4hlt ist, dass\u00a0<strong>keine Gasvermehrung<\/strong>\u00a0stattfindet.\u00a0Ihr Strom ist unabh\u00e4ngig von der angelegten Spannung und sie sind<strong>bevorzugt f\u00fcr hohe Strahlendosisleistungen,<\/strong>\u00a0da sie keine &#8222;Totzeit&#8220; aufweisen, ein Ph\u00e4nomen, das die Genauigkeit der Geiger-M\u00fcller-R\u00f6hre bei hohen Dosisleistungen beeintr\u00e4chtigt.<\/li>\n<li><strong>Proportionalbereich<\/strong>\u00a0.\u00a0Im proportionalen Bereich steigt die gesammelte Ladung mit einem weiteren Anstieg der Detektorspannung, w\u00e4hrend die Anzahl der Prim\u00e4rionenpaare unver\u00e4ndert bleibt.\u00a0Durch die Erh\u00f6hung der Spannung erhalten die Prim\u00e4relektronen eine ausreichende Beschleunigung und Energie, so dass sie zus\u00e4tzliche Atome des Mediums ionisieren k\u00f6nnen.\u00a0Diese gebildeten Sekund\u00e4rionen werden ebenfalls beschleunigt und verursachen einen als\u00a0<strong>Townsend-Lawinen<\/strong>\u00a0bekannten Effekt\u00a0, der einen einzigen gro\u00dfen elektrischen Impuls erzeugt.\u00a0Auch wenn es eine gro\u00dfe Anzahl von Sekund\u00e4rionen (etwa 10\u00a0<sup>3<\/sup>\u00a0&#8211; 10\u00a0<sup>5<\/sup>\u00a0) f\u00fcr jedes Prim\u00e4rereignis wird die Kammer immer so betrieben wird,\u00a0dass die Zahl der Sekund\u00e4rionen ist\u00a0<strong>proportional<\/strong>auf die Anzahl der prim\u00e4ren Ereignisse.\u00a0Dies ist sehr wichtig, da die prim\u00e4re Ionisierung von der Art und Energie der Partikel oder Strahlen im Feld der abgefangenen Strahlung abh\u00e4ngt.\u00a0Die Anzahl der gesammelten Ionenpaare geteilt durch die Anzahl der durch die prim\u00e4re Ionisierung erzeugten Ionenpaare liefert den Gasverst\u00e4rkungsfaktor (mit A bezeichnet).\u00a0Die in diesem Bereich auftretende Gasverst\u00e4rkung kann die Gesamtmenge der Ionisation auf einen messbaren Wert erh\u00f6hen.\u00a0Der Prozess der Ladungsverst\u00e4rkung verbessert das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis des Detektors erheblich und verringert die erforderliche nachfolgende elektronische Verst\u00e4rkung.\u00a0Wenn Instrumente im Proportionalbereich betrieben\u00a0<strong>werden, muss<\/strong>\u00a0die\u00a0<strong>Spannung konstant gehalten werden.<\/strong>Bleibt eine Spannung konstant, \u00e4ndert sich auch der Gasverst\u00e4rkungsfaktor nicht.\u00a0Proportionalz\u00e4hler sind sehr empfindlich gegen geringe Strahlung.\u00a0Au\u00dferdem k\u00f6nnen Proportionalz\u00e4hler Partikel identifizieren und Energie messen (Spektroskopie).\u00a0Unterschiedliche Strahlungsenergien und Strahlungsarten k\u00f6nnen durch Analyse der Impulsh\u00f6he unterschieden werden, da sie sich in der Prim\u00e4rionisation signifikant unterscheiden.<\/li>\n<li><strong>Begrenzte proportionale Region<\/strong>\u00a0.\u00a0Im begrenzten Proportionalbereich steigt der Gasverst\u00e4rkungsfaktor nicht proportional zur Spannung weiter an.\u00a0Zus\u00e4tzliche Ionisationen und nichtlineare Effekte bewirken, dass bei einer gegebenen angelegten Spannung keine Proportionalit\u00e4t des Ausgangssignals zur abgeschiedenen Energie besteht.\u00a0Das elektrische Feld in der Kammer ist aufgrund der hohen positiven Ionenkonzentration verzerrt.\u00a0Freie Elektronen sind viel leichter als die positiven Ionen und werden daher viel schneller zur positiven Mittelelektrode gezogen als die positiven Ionen zur Kammerwand.\u00a0Die entstehende Wolke positiver Ionen in der N\u00e4he der Elektrode f\u00fchrt zu Verzerrungen bei der Gasmultiplikation.\u00a0Dieser Bereich wird \u00fcblicherweise als Erfassungsbereich vermieden.<\/li>\n<li><strong>Geiger-M\u00fcller-Region<\/strong>\u00a0.\u00a0In der Geiger-M\u00fcller-Region ist die Spannung und damit das elektrische Feld so stark, dass Sekund\u00e4rlawinen auftreten k\u00f6nnen.\u00a0Diese Lawinen k\u00f6nnen durch Photonen ausgel\u00f6st und verbreitet werden, die von Atomen emittiert werden, die in der urspr\u00fcnglichen Lawine angeregt wurden.\u00a0Da diese Photonen nicht durch das elektrische Feld beeinflusst werden, k\u00f6nnen sie weit (z. B. seitlich zur Achse) von der Prim\u00e4rlawine wechselwirken, wobei die gesamte Geiger-R\u00f6hre am Prozess beteiligt ist.\u00a0Ein starkes Signal (der Verst\u00e4rkungsfaktor kann ca. 10\u00a0<sup>10 erreichen<\/sup>) wird durch diese Lawinen mit Form und H\u00f6he unabh\u00e4ngig von der Prim\u00e4rionisation und der Energie des detektierten Photons erzeugt.\u00a0Detektoren, die im Geiger-M\u00fcller-Gebiet betrieben werden, k\u00f6nnen sowohl Gammastrahlen als auch alle Arten geladener Teilchen detektieren, die in den Detektor eindringen k\u00f6nnen.\u00a0Diese Detektoren werden als\u00a0<strong>Geigerz\u00e4hler bezeichnet<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Hauptvorteil dieser Instrumente besteht darin, dass sie normalerweise keine Signalverst\u00e4rker ben\u00f6tigen.\u00a0Da sich die positiven Ionen nicht weit vom Lawinengebiet entfernen, st\u00f6rt eine positiv geladene Ionenwolke das elektrische Feld und beendet den Lawinenprozess.\u00a0In der Praxis wird die Beendigung der Lawine durch den Einsatz von \u201e\u00a0<strong>Quenching<\/strong>\u00a0\u201c verbessertTechniken.\u00a0Im Gegensatz zu Proportionalz\u00e4hlern kann die Energie oder auch einfallende Strahlung nicht von Geigerz\u00e4hlern unterschieden werden, da das Ausgangssignal unabh\u00e4ngig von Menge und Art der urspr\u00fcnglichen Ionisation ist.<\/li>\n<li><strong><span>Entladungsregion<\/span><\/strong> . Schlie\u00dflich erzeugt das elektrische Feld bei noch h\u00f6heren Spannungen (oberhalb des Geiger-M\u00fcller-Gebiets) eine kontinuierliche Entladung des Mediums, wobei die Kammer gegen\u00fcber einer einfallenden Ionisation nicht mehr empfindlich ist. Dieser Bereich wird nicht zum Nachweis oder zur Messung ionisierender Strahlung verwendet. Wenn die Spannung der Geiger-R\u00f6hre \u00fcber das Ende des Plateaus erh\u00f6ht wird, beginnt die Z\u00e4hlrate wieder schnell zu steigen, bis eine kontinuierliche Entladung einsetzt, bei der die R\u00f6hre keine Strahlung erfassen kann und besch\u00e4digt werden kann.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Vor- und Nachteile von Gasionisationsdetektoren h\u00e4ngen von der Detektorspannung ab. Gasionisationsdetektoren werden in Kernkraftwerken h\u00e4ufig zur Messung von Alpha- und Betateilchen, Neutronen und Gammastrahlen eingesetzt. 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