Ein Szintillationszähler oder Szintillationsdetektor ist ein Strahlungsdetektor, der den als Szintillation bekannten Effekt nutzt . Szintillation ist ein Lichtblitz, der in einem transparenten Material durch den Durchgang eines Teilchens (eines Elektrons, eines Alphateilchens, eines Ions oder eines hochenergetischen Photons) erzeugt wird. Szintillation tritt im Szintillator auf, der ein wesentlicher Bestandteil eines Szintillationsdetektors ist. Im Allgemeinen besteht ein Szintillationsdetektor aus:
- Szintillator . Ein Szintillator erzeugt Photonen als Reaktion auf einfallende Strahlung.
- Fotodetektor . Ein empfindlicher Fotodetektor (normalerweise eine Fotovervielfacherröhre (PMT), eine Kamera mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder eine Fotodiode), der das Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Elektronik, um dieses Signal zu verarbeiten.
Das grundlegende Funktionsprinzip besteht darin, dass die Strahlung mit einem Szintillator reagiert, der eine Reihe von Blitzen unterschiedlicher Intensität erzeugt. Die Intensität der Blitze ist proportional zur Strahlungsenergie. Diese Funktion ist sehr wichtig. Diese Zähler eignen sich zur Messung der Energie von Gammastrahlung ( Gammaspektroskopie ) und können daher zur Identifizierung von Gamma-emittierenden Isotopen verwendet werden.
Szintillationszähler – Funktionsprinzip
Die Funktionsweise von Szintillationszählern ist in folgenden Punkten zusammengefasst:
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Szintillationszähler – Funktionsprinzip. Quelle: wikipedia.org Lizenz: Public Domain Ionisierende Strahlung tritt in den Szintillator ein und interagiert mit dem Szintillatormaterial. Dies führt dazu, dass Elektronen in einen angeregten Zustand gebracht werden .
- Für geladene Teilchen ist die Spur der Weg des Teilchens selbst.
- Bei Gammastrahlen (ungeladen) wird ihre Energie entweder über den photoelektrischen Effekt , die Compton-Effekt oder die Paarbildung in ein energetisches Elektron umgewandelt .
- Die angeregten Atome des Szintillatormaterials regen an und emittieren schnell ein Photon im sichtbaren (oder nahezu sichtbaren) Lichtbereich. Die Menge ist proportional zur vom ionisierenden Teilchen abgelagerten Energie. Das Material soll fluoreszieren.
- Es werden drei Klassen von Leuchtstoffen verwendet:
- anorganische Kristalle,
- organische Kristalle,
- Kunststoffleuchtstoffe.
- Das im Szintillator erzeugte Licht trifft auf die Fotokathode einer Photovervielfacherröhre und setzt höchstens ein Photoelektron pro Photon frei.
- Unter Verwendung eines Spannungspotentials wird diese Gruppe von Primärelektronen elektrostatisch beschleunigt und fokussiert, so dass sie mit genügend Energie auf die erste Dynode treffen , um zusätzliche Elektronen freizusetzen .
- Diese Sekundärelektronen werden angezogen und treffen auf eine zweite Dynode, wobei mehr Elektronen freigesetzt werden. Dieser Vorgang findet in der Photovervielfacherröhre statt.
- Jeder nachfolgende Dynodenaufprall setzt weitere Elektronen frei, so dass in jeder Dynodenstufe ein Stromverstärkungseffekt auftritt. Jede Stufe hat ein höheres Potential als die vorherige, um das Beschleunigungsfeld bereitzustellen.
- Das Primärsignal wird multipliziert und diese Verstärkung wird über 10 bis 12 Stufen fortgesetzt.
- An der endgültigen Dynode stehen ausreichend Elektronen zur Verfügung, um einen Impuls von ausreichender Größe für die weitere Verstärkung zu erzeugen . Dieser Impuls enthält Informationen über die Energie der ursprünglich einfallenden Strahlung. Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft über die Intensität der Strahlung.
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