Was ist Strahlungsmessung – Definition

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.

Was ist Ionisation?

Ionisation ist der Prozess, bei dem ein Atom oder ein Molekül Elektronen gewinnt oder verliert , um geladene Ionen zu bilden. Die Ionisierung kann durch den Verlust eines Elektrons nach Kollisionen mit energetischen subatomaren Partikeln, Kollisionen mit anderen Atomen, Molekülen und Ionen oder durch die Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung verursacht werden. Im Allgemeinen ist ionisierende Strahlung jede Strahlung (Partikel oder elektromagnetische Wellen), die genug Energie trägt, um Elektronen von Atomen oder Molekülen zu stoßen und sie dadurch zu ionisieren. Für ionisierende Strahlung ist die kinetische Energie von Partikeln ( Photonen, Elektronen usw. ) ausreichend und das Partikel kann Zielatome ionisieren (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden.

Die Grenze zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung ist nicht scharf definiert, da unterschiedliche Moleküle und Atome bei unterschiedlichen Energien ionisieren. Gammastrahlen , Röntgenstrahlen und der höhere ultraviolette Teil des Spektrums ionisieren, wohingegen das niedrigere ultraviolette, sichtbare Licht (einschließlich Laserlicht), Infrarot, Mikrowellen und Radiowellen als nicht ionisierende Strahlung gelten.

Grundprinzipien von Detektoren

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.

Alle diese Arten von Geräten erfordern, dass die Strahlung zu beobachtbaren Änderungen einer Verbindung (ob Gas, Flüssigkeit oder Feststoff) führt. In ihren Grundprinzipien folgen die meisten Detektoren ionisierender Strahlung ähnlichen Eigenschaften. Detektoren ionisierender Strahlung  bestehen aus zwei Teilen, die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem  empfindlichen Material, bestehend aus einer Verbindung, 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 ablagern muss, 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, ausreichend Signal zu erzeugen, zu verstärken und aufzuzeichnen.

Nehmen wir gasförmige Ionisationsdetektoren an . Der grundlegende 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 äußere Zylinder die negative Elektrode (Kathode), so dass (negative) Elektronen vom Mitteldraht und positive Ionen vom äußeren Zylinder angezogen werden. Die Anode hat eine positive Spannung in Bezug auf die Detektorwand. Wenn ionisierende Strahlung zwischen den Elektroden in das Gas eintritt, wird eine endliche Anzahl von Ionenpaaren gebildet. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen sich die positiven Ionen zur negativ geladenen Elektrode (äußerer Zylinder) und die negativen Ionen (Elektronen) zur positiven Elektrode (zentraler Draht). Die Sammlung dieser Ionen erzeugt eine Ladung an den Elektroden und einen elektrischen Impuls über die Erfassungsschaltung.verstärkt und dann mit Standardelektronik aufgezeichnet .