Was ist Strahlungserkennung – Definition

Detaillierte Kenntnisse über die Detektion von Strahlung sind in vielen Bereichen des Ingenieurwesens, einschließlich des Strahlenschutzes, von großer Bedeutung. Strahlungsdetektion – Detektion von Ionisationsstrahlung
Gammastrahlung - Quelle
Quelle der Gammastrahlung. Die Gefahr ionisierender Strahlung besteht darin, dass die Strahlung unsichtbar ist und von den menschlichen Sinnen nicht direkt wahrgenommen werden kann.

Die Gefahr ionisierender Strahlung besteht darin, dass die Strahlung unsichtbar ist und von den menschlichen Sinnen nicht direkt wahrgenommen werden kann. Menschen können Strahlung weder sehen noch fühlen, aber sie gibt Energie an die Materialmoleküle ab. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen der Strahlung und einem Molekül in geringen Mengen übertragen, und es gibt gewöhnlich viele Arten von Wechselwirkungen . Daher können Sie Strahlung nur mit Instrumenten ( Detektoren für ionisierende Strahlung ) erfassen und messen .

Detaillierte Kenntnisse über die Detektion von Strahlung sind in vielen Bereichen des Ingenieurwesens, einschließlich des Strahlenschutzes, von großer Bedeutung. Die meisten modernen Kern- oder Teilchenexperimente verwenden eine Vielzahl hochentwickelter Detektoren zum Messen und Nachweisen von subatomaren Teilchen . Um erkannt zu werden, muss ein Partikel Spuren in einem Detektor hinterlassen. Teilchen lagern meistens Energie auf ihrem Weg ab. Die Kenntnis dieser Wechselwirkung, wie unterschiedliche Teilchen Energie in der Materie ablagern und wie viel Energie sich in Teilchen ablagert, ist für das Verständnis vieler Probleme von grundlegender Bedeutung. In diesem Kapitel erhalten Sie ein grundlegendes Verständnis der Funktionsweise dieser Detektoren und einiger ihrer Einschränkungen.

Grundprinzipien von Detektoren

Detektor für ionisierende Strahlung - Grundschema
Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen, die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material, das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt.

Die meisten Detektoren ionisierender Strahlung folgen in ihren Grundprinzipien ähnlichen Eigenschaften. Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen , die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material , das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt. Alle Detektoren erfordern, dass Strahlung einen Teil ihrer Energie in empfindlichem Material ablegt, das Teil des Instruments ist. Die Strahlung tritt in den Detektor ein, interagiert mit Atomen des Detektormaterials und lagert etwas Energie an empfindliches Material ab. Jedes Ereignis kann ein Signal erzeugen, das ein Impuls, ein Loch, ein Lichtsignal, Ionenpaare in einem Gas und viele andere sein kann. Die Hauptaufgabe besteht darin, ein ausreichendes Signal zu erzeugen, es zu verstärken und aufzuzeichnen.

Man nehme gasförmige Ionisationsdetektoren an . Grundlegender Gasionisationsdetektor besteht aus einer Kammerdas mit einem geeigneten Medium (Luft oder einem speziellen Füllgas) gefüllt ist, das leicht ionisiert werden kann. In der Regel ist der Mitteldraht die positive Elektrode (Anode) und der Außenzylinder die negative Elektrode (Kathode), so dass (negative) Elektronen vom Mitteldraht und positive Ionen vom Außenzylinder angezogen werden. Die Anode liegt bezüglich der Detektorwand an einer positiven Spannung. Wenn ionisierende Strahlung in das Gas zwischen den Elektroden eintritt, wird eine endliche Anzahl von Ionenpaaren gebildet. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen sich die positiven Ionen in Richtung der negativ geladenen Elektrode (äußerer Zylinder) und die negativen Ionen (Elektronen) wandern in Richtung der positiven Elektrode (zentraler Draht). Das Sammeln dieser Ionen erzeugt eine Ladung an den Elektroden und einen elektrischen Impuls über die Detektionsschaltung.verstärkt , und dann aufgezeichnet Standardelektronik verwendet wird .

Klassifizierung von Strahlungsdetektoren – Zweck

HPGe Detektor - Germanium
HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com

Im Allgemeinen können Detektoren ionisierender Strahlung nach ihrem Zweck klassifiziert werden. Ihr Zweck hängt eng mit dem im Detektor erzeugten Signal zusammen. Es gibt drei Haupttypen von Detektoren, die verschiedene Arten von Signalen aufzeichnen.

  • Zähler . Die Aktivität oder Intensität der Strahlung wird in Zählungen pro Sekunde (cps) gemessen . Der bekannteste Zähler ist der Geiger-Müller-Zähler. In Strahlungszählern wird das von der einfallenden Strahlung erzeugte Signal durch Zählen der Anzahl von Wechselwirkungen erzeugt, die am empfindlichen Volumen des Detektors auftreten.
  • Strahlungsspektrometer . Spektrometer sind Geräte zur Messung der spektralen Leistungsverteilung einer Quelle. Die einfallende Strahlung erzeugt ein Signal, mit dem die Energie des einfallenden Partikels bestimmt werden kann.
  • Dosimeter . Ein Strahlungsdosimeter ist ein Gerät, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung misst. Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf, bei der es sich um die in Grautönen (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie der in Sieverts (Sv) gemessenen äquivalenten Dosis handelt. Ein persönliches Dosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Körperoberfläche getragen wird es zeichnet die empfangene Strahlendosis auf.

Klassifizierung von Strahlungsdetektoren – Strahlungstyp

Prinzipien und Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung hängen von vielen Faktoren ab. Die Art der gemessenen und detektierten Strahlung ist ein Schlüsselfaktor, und verschiedene Arten von Detektoren in verschiedenen physikalischen Zuständen (fest, flüssig oder gasförmig) werden verwendet, um selektive Arten ionisierender Strahlung zu messen. Es ist wichtig, zwischen Alpha- oder Betateilchen , Röntgen- oder γ-Strahlen und Neutronen zu unterscheiden. Da jede Strahlung unterschiedlich mit Materie interagiert, können wir beispielsweise keinen Neutronendetektor zur Detektion von Betastrahlung verwenden. Manchmal können Detektoren verschiedene Arten von Strahlung erfassen, beispielsweise können Neutronendetektoren auch Gammastrahlung erfassen. Normalerweise ist dieses Merkmal nicht wünschenswert, und Detektoren müssen die unerwünschte Komponente der Strahlung kompensieren .

Um die Klassifizierung von Strahlungsdetektoren nach der Art der Strahlung zu beschreiben, müssen wir die Wechselwirkungen von Strahlung mit Materie verstehen . Jeder Partikeltyp interagiert auf unterschiedliche Weise , daher müssen wir die Interaktion von Partikeln (Strahlung als Fluss dieser Partikel) separat beschreiben. Beispielsweise können geladene Teilchen mit hohen Energien Atome direkt ionisieren. Andererseits interagieren elektrisch neutrale Teilchen nur indirekt, können aber auch einige oder alle ihrer Energien auf die Materie übertragen. Dies ist das Hauptmerkmal der Kategorisierung von Strahlungsdetektoren. Wir können einfach keinen Gammastrahlendetektor verwenden, um Alphastrahlung zu erfassen. Detektoren können wie folgt in zwei allgemeine Typen eingeteilt werden:

  • Detektion von direkt ionisierender Strahlung
    • Alpha-Strahlung
    • Beta-Strahlung
  • Detektion indirekt ionisierender Strahlung
    • Gammastrahlung
    • Neutronenstrahlung
    • Neutrinos

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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.