Was ist Szintillationszähler – Szintillationsdetektor – Definition

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 Partikels erzeugt wird. Strahlendosimetrie
Scintillation_Counter - Fotovervielfacherröhre
Vorrichtung mit einem Szintillationskristall, einem Photovervielfacher und Datenerfassungskomponenten. Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0

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 sind im Strahlenschutz , in der Untersuchung radioaktiver Materialien und in der Physikforschung weit verbreitet , da sie kostengünstig und dennoch mit guter Effizienz hergestellt werden können und sowohl die Intensität als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen können. Krankenhäuser auf der ganzen Welt haben Gammakameras, die auf dem Szintillationseffekt basieren, und werden daher auch Szintillationskameras genannt.

Die Vorteile eines Szintillationszählers liegen in seiner Effizienz und den möglichen hohen Genauigkeiten und Zählraten. Diese letzteren Eigenschaften sind eine Folge der extrem kurzen Dauer der Lichtblitze von etwa 10 & supmin  ; & sup9; (organische Szintillatoren) bis 10 & supmin ; & sup6; (anorganische Szintillatoren) Sekunden. Die Intensität der Blitze und die Amplitude des Ausgangsspannungsimpulses sind proportional zur Energie der Strahlung . Daher können Szintillationszähler verwendet werden, um die Energie sowie die Anzahl der anregenden Teilchen (oder Gammaphotonen) zu bestimmen. Für die Gammaspektrometrie gehören zu den gebräuchlichsten Detektoren Natriumiodid (NaI) -Szintillationszähler und hochreine Germaniumdetektoren.

Szintillationszähler – Funktionsprinzip

Die Funktionsweise von Szintillationszählern ist in folgenden Punkten zusammengefasst:

  • Szintillationszähler - Funktionsprinzip
    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 .

  • 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.

Ein Szintillationsdetektor oder Szintillationszähler wird erhalten, wenn ein Szintillator an einen elektronischen Lichtsensor gekoppelt ist, wie z.

  • eine Photovervielfacherröhre (PMT),
  • eine CCD-Kamera (Charge Coupled Device),
  • Fotodiode

Alle diese Geräte können in Szintillationszählern verwendet werden und alle wandeln das Licht in ein elektrisches Signal um und enthalten Elektronik zur Verarbeitung dieses Signals. Eine Photovervielfacherröhre (PMT) absorbiert das vom Szintillator emittierte Licht und emittiert es über den photoelektrischen Effekt in Form von Elektronen wieder. Das PMT ist seitdem die Hauptwahl für die Photonendetektion, da es eine hohe Quanteneffizienz und eine hohe Verstärkung aufweist. In letzter Zeit haben jedoch Halbleiter begonnen, mit der PMT zu konkurrieren, beispielsweise der Fotodiode, die im sichtbaren Bereich und darüber eine höhere Quanteneffizienz, einen geringeren Stromverbrauch und eine geringere Größe aufweist.

Vakuum-Fotodioden sind ähnlich, verstärken jedoch das Signal nicht, während Silizium-Fotodioden andererseits einfallende Photonen durch Anregung von Ladungsträgern direkt im Silizium erfassen.

Eine Reihe von tragbaren Gammakameras für die medizinische Bildgebung verwenden Szintillator-CCD-basierte Detektoren . In diesem Fall wandelt ein Szintillator die einfallende Strahlung (normalerweise Röntgenstrahlen) in Photonen mit sichtbarer Wellenlänge um, die dann direkt von der CCD-Kamera erfasst werden können.

Es ist zu beachten, dass der Begriff Quanteneffizienz (QE) für das Verhältnis von einfallendem Photon zu umgewandeltem Elektron (IPCE) einer lichtempfindlichen Vorrichtung gelten kann. Der Quantenwirkungsgrad für die Fotodiode ist hoch (60-80%) im Vergleich zum PMT (20-30%), was eine höhere Energieauflösung ergibt.

Szintillationsmaterialien – Szintillatoren

Szintillatoren sind Arten von Materialien, die nach dem Durchgang eines geladenen Teilchens oder eines Photons im sichtbaren Teil des Lichtspektrums nachweisbare Photonen liefern. Der Szintillator besteht aus einem transparenten Kristall , normalerweise einem Leuchtstoff, einem Kunststoff oder einer organischen Flüssigkeit, die fluoresziert, wenn sie von ionisierender Strahlung getroffen wird. Der Szintillator muss auch für seine eigenen Lichtemissionen transparent sein und eine kurze Abklingzeit haben. Der Szintillator muss außerdem vor jeglichem Umgebungslicht geschützt sein, damit externe Photonen die durch einfallende Strahlung verursachten Ionisationsereignisse nicht überschwemmen. Um dies zu erreichen, wird häufig eine dünne undurchsichtige Folie wie aluminisiertes Mylar verwendet, die jedoch eine ausreichend geringe Masse aufweisen muss, um eine übermäßige Dämpfung der einfallenden Strahlung zu minimieren .

In der Kern- und Teilchenphysik werden hauptsächlich zwei Arten von Szintillatoren verwendet: organische oder plastische Szintillatoren und anorganische oder kristalline Szintillatoren.

Anorganische Szintillatoren

CsI ​​(Tl) -Szintillationskristall
CsI ​​(Tl) -Szintillationskristall. Quelle: wikipedia.de Lizenz: CC BY-SA 3.0

Anorganische Szintillatoren sind üblicherweise Kristalle, die in Hochtemperaturöfen gezüchtet werden. Sie umfassen Lithiumiodid (LiI), Natriumiodid (NaI) , Cäsiumiodid (CsI) und Zinksulfid (ZnS). Das am häufigsten verwendete Szintillationsmaterial ist NaI (Tl) (Thallium-dotiertes Natriumiodid). Das Jod liefert den größten Teil der Bremskraft in Natriumjodid (da es einen hohen Z = 53 hat). Diese kristallinen Szintillatoren zeichnen sich durch eine hohe Dichte, eine hohe Ordnungszahl und Impulsabklingzeiten von ungefähr 1 Mikrosekunde ( ~ 10 –6 s) aus). Die Szintillation in anorganischen Kristallen ist typischerweise langsamer als in organischen. Sie weisen eine hohe Effizienz für die Detektion von Gammastrahlen auf und sind in der Lage, hohe Zählraten zu verarbeiten. Anorganische Kristalle können auf kleine Größen geschnitten und in einer Array-Konfiguration angeordnet werden , um eine Positionsempfindlichkeit bereitzustellen. Dieses Merkmal wird in der medizinischen Bildgebung häufig verwendet , um Röntgen- oder Gammastrahlen zu erfassen . Anorganische Szintillatoren können Gammastrahlen und Röntgenstrahlen besser erfassen als organische Szintillatoren. Dies ist auf ihre hohe Dichte und Ordnungszahl zurückzuführen, die eine hohe Elektronendichte ergibt. Ein Nachteil einiger anorganischer Kristalle, z. B. NaI, ist ihre HygroskopizitätEine Eigenschaft, bei der sie in einem luftdichten Behälter untergebracht werden müssen, um sie vor Feuchtigkeit zu schützen.

Organische Szintillatoren

Organische Szintillatoren sind Arten von organischen Materialien, die nach dem Durchgang eines geladenen Teilchens oder eines Photons im sichtbaren Teil des Lichtspektrums nachweisbare Photonen liefern. Der Szintillationsmechanismus in organischen Materialien unterscheidet sich stark vom Mechanismus in anorganischen Kristallen. In anorganischen Szintillatoren, zB NaI, CsI, entsteht die Szintillation aufgrund der Struktur des Kristallgitters. Der Fluoreszenzmechanismus in organischen Materialien ergibt sich aus Übergängen der Energieniveaus eines einzelnen Moleküls, und daher kann die Fluoreszenz unabhängig vom physikalischen Zustand (Dampf, Flüssigkeit, Feststoff) beobachtet werden.

Im Allgemeinen haben organische Szintillatoren schnelle Abklingzeiten (typischerweise ~ 10 –8 s ), während anorganische Kristalle normalerweise viel langsamer sind (~ 10 –6 s), obwohl einige auch schnelle Komponenten in ihrer Reaktion haben. Es gibt drei Arten von organischen Szintillatoren:

  • Reine organische Kristalle . 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 . Sie sind sehr langlebig, aber ihre Reaktion ist anisotrop (was die Energieauflösung beeinträchtigt, wenn die Quelle nicht kollimiert wird), und sie können weder leicht bearbeitet noch in großen Größen gezüchtet werden. Daher werden sie nicht sehr oft verwendet.
  • Flüssige organische Lösungen . Flüssige organische Lösungen werden durch Auflösen eines organischen Szintillators in einem Lösungsmittel hergestellt.
  • Plastikszintillatoren . Kunststoffleuchtstoffe werden durch Zugabe von Szintillationschemikalien zu einer Kunststoffmatrix hergestellt. Die Abklingkonstante ist die kürzeste der drei Leuchtstoffarten und nähert sich 1 oder 2 Nanosekunden. Kunststoff-Szintillatoren eignen sich daher besser für die Verwendung in Umgebungen mit hohem Fluss und bei Messungen mit hoher Dosisleistung. Der Kunststoff hat einen hohen Wasserstoffgehalt und ist daher für schnelle Neutronendetektoren nützlich . Die Erzeugung eines nachweisbaren Photons in einem Szintillator erfordert wesentlich mehr Energie als ein Elektron-Ionen-Paar durch Ionisation (typischerweise um den Faktor 10). Da anorganische Szintillatoren mehr Licht als organische Szintillatoren erzeugen, sind sie folglich besser für Anwendungen bei niedrigen Energien geeignet .

Fotovervielfacherröhre

Photomultiplier-Röhren (PMTs) sind Photonendetektionsgeräte, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit der Sekundäremission nutzen, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Ein Photovervielfacher absorbiert das vom Szintillator emittierte Licht und emittiert es über den photoelektrischen Effekt in Form von Elektronen wieder . Das PMT ist seitdem die Hauptwahl für die Photonendetektion, da es eine hohe Quanteneffizienz und eine hohe Verstärkung aufweist.

Komponenten der Photovervielfacherröhre

Das Gerät besteht aus mehreren Komponenten und diese Komponenten sind in der Abbildung dargestellt.

  • Scintillation_Counter - Fotovervielfacherröhre
    Gerät mit einem Szintillationskristall, einem Fotovervielfacher und Datenerfassungskomponenten. Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0

    Fotokathode . Unmittelbar nach einem dünnen Eintrittsfenster befindet sich eine Fotokathode, die aus Material besteht, in dem die Valenzelektronen schwach gebunden sind und einen hohen Querschnitt zur Umwandlung von Photonen in Elektronen über den photoelektrischen Effekt aufweisen. Beispielsweise kann Cs 3 Sb (Cäsium-Antimon) verwendet werden. Infolgedessen trifft das im Szintillator erzeugte Licht auf die Fotokathode einer Photovervielfacherröhre und setzt höchstens ein Photoelektron pro Photon frei.

  • Dynoden . 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. Es gibt eine Reihe („Stufen“) von Dynoden aus Material mit relativ geringer Austrittsarbeit. Diese Elektroden werden mit immer höherem Potential betrieben (z. B. ~ 100-200 V zwischen Dynoden). An der Dynode werden die Elektronen mit der Sekundäremission multipliziert. Die nächste Dynode hat eine höhere Spannung, wodurch die von der ersten freigesetzten Elektronen auf sie zu beschleunigen. Bei jeder Dynode werden 3-4 Elektronen für jedes einfallende Elektron freigesetzt, und bei 6 bis 14 Dynoden liegt die Gesamtverstärkung oder der Elektronenverstärkungsfaktor im Bereich von ~ 10 4 -107 wenn sie die Anode erreichen. Typische Betriebsspannungen liegen im Bereich von 500 bis 3000 V. 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.

Quanteneffizienz

Die Empfindlichkeit einer Fotokathode wird üblicherweise als Quanteneffizienz angegeben . Im Allgemeinen kann der Begriff Quanteneffizienz (QE) für das Verhältnis von einfallendem Photon zu umgewandeltem Elektron ( IPCE ) einer lichtempfindlichen Vorrichtung gelten. Die Quanteneffizienz der Fotokathode ist definiert als die Wahrscheinlichkeit für die Umwandlung einfallender Photonen in ein elektrisches Signal und definiert als:

Quanteneffizienz - Photovervielfacherröhre

Die Quanteneffizienz einer lichtempfindlichen Vorrichtung ist eine starke Funktion der Wellenlänge des einfallenden Lichts, und es wird versucht, die spektrale Antwort der Fotokathode an das Emissionsspektrum des verwendeten Szintillators anzupassen. In der Photovervielfacherröhre ist die Quanteneffizienz auf 20 bis 30% begrenzt , aber eine durchschnittliche Quanteneffizienz über das Emissionsspektrum eines typischen Szintillators beträgt etwa 15 bis 20% .

Der Standard für die Angabe ist die Anzahl der Photoelektronen pro keV Energieverlust durch schnelle Elektronen in einem NaI (Tl) -Szintillator . Für die maximale Quanteneffizienz werden pro keV-Energieverlust etwa 8 bis 10 Photoelektronen erzeugt. Daher beträgt der durchschnittliche Energieverlust, der zur Erzeugung eines einzelnen Photoelektron erforderlich ist, ~ 100 eV, was viel größer ist als die Werte in gasgefüllten Detektoren oder Halbleiterdetektoren.

Das PMT ist seitdem die Hauptwahl für die Photonendetektion, da es eine hohe Quanteneffizienz und eine hohe Verstärkung aufweist. In letzter Zeit haben jedoch Halbleiter begonnen, mit der PMT zu konkurrieren, beispielsweise der Fotodiode, die im sichtbaren Bereich und darüber eine höhere Quanteneffizienz, einen geringeren Stromverbrauch und eine geringere Größe aufweist. Der Quantenwirkungsgrad für die Fotodiode ist hoch (60-80%) im Vergleich zum PMT (20-30%), was eine höhere Energieauflösung ergibt.

Fotodioden – Szintillationszähler

Ein Szintillationsdetektor oder Szintillationszähler wird erhalten, wenn ein Szintillator an einen elektronischen Lichtsensor gekoppelt ist, wie z.

  • eine Photovervielfacherröhre (PMT),
  • eine CCD-Kamera (Charge Coupled Device),
  • Fotodiode

Alle diese Geräte können in Szintillationszählern verwendet werden und alle wandeln das Licht in ein elektrisches Signal um und enthalten Elektronik zur Verarbeitung dieses Signals. Eine Fotodiode ist ein Halbleiterbauelement, das Licht in elektrischen Strom umwandelt. Dies ist eine Halbleitervorrichtung, die aus einer dünnen Siliziumschicht besteht, in der das Licht absorbiert wird, wonach freie Ladungsträger (Elektronen und Löcher) erzeugt werden. Eine herkömmliche Fotodiode bezieht sich meistens auf eine PIN-Diode. PIN bedeutet, dass die p- und die n-dotierte Seite durch einen abgereicherten i-Bereich getrennt sind. Elektronen und Löcher werden an der Anode und Kathode der Diode gesammelt. Dies führt zu einem Fotostrom, der der Ausgang der Diode ist. Die Ladung wird jedoch nicht verstärkt, wodurch die Amplitude des Ausgangssignals klein wird. Dies macht die Fotodiode empfindlich gegenüber elektronischem Rauschen. Andererseits,

Detektion von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung mit dem Szintillationszähler

Szintillationszähler werden zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich handgehaltener Strahlungsmessgeräte, Personal- und Umweltüberwachung auf radioaktive Kontamination , medizinische Bildgebung, radiometrische Untersuchung, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken. Sie sind weit verbreitet, weil sie kostengünstig und dennoch mit guter Effizienz 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 . Für diese Zwecke werden verschiedene Szintillatoren verwendet:

  • Alpha-Teilchen und schwere Ionen . Aufgrund der sehr hohen Ionisierungskraft von Schwerionen sind Szintillationszähler normalerweise nicht ideal für den Nachweis von Schwerionen. Bei gleichen Energien erzeugt ein Proton 1/4 bis 1/2 des Lichts eines Elektrons, während Alpha-Teilchen nur etwa 1/10 des Lichts erzeugen. Bei Bedarf sollten anorganische Kristalle, z. B. CsI (Tl), ZnS (Ag) (typischerweise in dünnen Schichten als α-Partikelmonitore verwendet) organischen Materialien vorgezogen werden. Reines CsI ist ein schnelles und dichtes Szintillationsmaterial mit relativ geringer Lichtausbeute, das mit dem Abkühlen erheblich zunimmt. Die Nachteile von CsI sind ein hoher Temperaturgradient und eine leichte Hygroskopizität.
  • 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).
  • Gammastrahlen . High-Z-Materialien eignen sich am besten als Szintillatoren zur Detektion von Gammastrahlen. Das am häufigsten verwendete Szintillationsmaterial ist NaI (Tl) (Thallium-dotiertes Natriumiodid). Das Jod liefert den größten Teil der Bremskraft in Natriumjodid (da es einen hohen Z = 53 hat). Diese kristallinen Szintillatoren sind durchhohe Dichte,hohe Ordnungszahl gekennzeichnet, undImpulsabfallzeiten von etwa 1 Mikrosekunde (~ 10 -6sec). Die Szintillation in anorganischen Kristallen ist typischerweise langsamer als in organischen. Sie weisen eine hohe Effizienz für die Detektion von Gammastrahlen auf und sind in der Lage, hohe Zählraten zu verarbeiten. Anorganische Kristalle können auf kleine Größen geschnitten und in einer Array-Konfiguration angeordnet werden, um eine Positionsempfindlichkeit bereitzustellen. Dieses Merkmal wird in der medizinischen Bildgebung häufig verwendet, um Röntgen- oder Gammastrahlen zu erfassen. Anorganische Szintillatoren können Gammastrahlen und Röntgenstrahlen besser erfassen. Dies ist auf ihre hohe Dichte und Ordnungszahl zurückzuführen, die eine hohe Elektronendichte ergibt.
  • Neutronen . Da die Neutronen elektrisch neutrale Teilchen sind, sind sie hauptsächlich starken Kernkräften ausgesetzt , nicht jedoch elektrischen Kräften. Daher ionisieren Neutronen nicht direkt und müssen normalerweisein geladene Teilchen umgewandelt werden, bevor sie nachgewiesen werden können. Im Allgemeinen muss jeder Neutronendetektortyp mit einem Konverter (um Neutronenstrahlung in gemeinsame nachweisbare Strahlung umzuwandeln) und einem der herkömmlichen Strahlungsdetektoren (Szintillationsdetektor, Gasdetektor, Halbleiterdetektor usw.) ausgestattet sein.  Schnelle Neutronen (> 0,5 MeV) beruhen hauptsächlich auf dem Rückstoßproton in (n, p) -Reaktionen. Wasserstoffreiche Materialien, beispielsweise Kunststoffszintillatorensind daher für ihre Erkennung am besten geeignet. Thermische Neutronen beruhen auf Kernreaktionen wie den (n, γ) – oder (n, α) -Reaktionen, um eine Ionisation zu erzeugen. Materialien wie LiI (Eu) oder Glassilikate eignen sich daher besonders gut zum Nachweis von thermischen Neutronen.

Gammaspektroskopie mit Szintillationszähler

Siehe auch: Gammaspektroskopie mit Szintillationszähler

Siehe auch: Gammaspektroskopie

Im Allgemeinen ist Gammaspektroskopie die Untersuchung der Energiespektren von Gammastrahlenquellen, beispielsweise in der Nuklearindustrie, bei geochemischen Untersuchungen und in der Astrophysik. Spektroskope oder Spektrometer sind hochentwickelte Geräte zur Messung der spektralen Leistungsverteilung einer Quelle. Die einfallende Strahlung erzeugt ein Signal, mit dem die Energie des einfallenden Partikels bestimmt werden kann.

HPGe-Detektorspektrum
Abbildung: Bildunterschrift: Vergleich der NaI (Tl) – und HPGe-Spektren für Cobalt-60. Quelle: Radioisotope und Strahlenmethodik I, II. Soo Hyun Byun, Vorlesungsskript. McMaster University, Kanada.

Die meisten radioaktiven Quellen erzeugen Gammastrahlen mit unterschiedlichen Energien und Intensitäten. Gammastrahlen begleiten häufig  die Emission  von  Alpha-  und  Betastrahlung . Wenn diese Emissionen mit einem Spektroskopiesystem erfasst und analysiert werden, kann ein Gammastrahlenenergiespektrum erzeugt werden. Gammastrahlen vom radioaktiven Zerfallliegen im Energiebereich von einigen keV bis ~ 8 MeV, was den typischen Energieniveaus in Kernen mit relativ langen Lebensdauern entspricht. Wie geschrieben wurde, entstehen sie durch den Zerfall von Kernen beim Übergang von einem Zustand hoher Energie in einen Zustand niedrigerer Energie. Eine detaillierte Analyse dieses Spektrums wird typischerweise verwendet, um die Identität und Menge der in einer Probe vorhandenen Gammastrahler zu bestimmen , und ist ein wichtiges Werkzeug im radiometrischen Assay. Das Gammaspektrum ist charakteristisch für die in der Quelle enthaltenen Gamma-emittierenden Nuklide.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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.