{"id":12621,"date":"2019-12-17T21:41:52","date_gmt":"2019-12-17T21:41:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-der-nachweis-von-alphastrahlung-alpha-particle-detector-definition\/"},"modified":"2021-07-11T09:12:36","modified_gmt":"2021-07-11T09:12:36","slug":"was-ist-der-nachweis-von-alphastrahlung-alpha-particle-detector-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-der-nachweis-von-alphastrahlung-alpha-particle-detector-definition\/","title":{"rendered":"Was ist der Nachweis von Alphastrahlung &#8211; Alpha-Teilchen Detektoren &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Die Detektion von Alphastrahlung ist sehr spezifisch, da Alphateilchen sich nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablegen. Nachweis von Alpha-Strahlung &#8211; Alpha-Teilchen Detektoren<\/div>\n<\/div>\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<p><strong><a href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/alpha_particle.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-11639\" src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/alpha_particle.png\" alt=\"Alpha-Partikel - Interaktion mit Materie\" width=\"204\" height=\"204\" \/><\/a>Die Detektion von Alphastrahlung<\/strong>\u00a0ist sehr spezifisch, da\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">Alphateilchen sich<\/a>\u00a0nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablagern. Daher ist die \u00fcbertragene Energiemenge sehr hoch.<\/p>\n<p>Um die Prinzipien der Detektion von Alphastrahlung zu beschreiben, m\u00fcssen wir die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-heavy-charged-particles\/\">Wechselwirkung von Strahlung mit Materie<\/a>\u00a0verstehen\u00a0.\u00a0Jeder Partikeltyp wechselwirkt auf unterschiedliche Weise. Daher m\u00fcssen wir die Wechselwirkung von Alpha-Partikeln (Strahlung als Fluss dieser Partikel) separat beschreiben.<\/p>\n<h2>Wechselwirkung stark geladener Teilchen mit Materie<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/what-is-alpha-radiation-definition\/\">Alphastrahlung<\/a>\u00a0besteht aus\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">Alphapartikeln<\/a>\u00a0mit hoher Energie \/ Geschwindigkeit.\u00a0Die Produktion von Alpha-Partikeln wird als\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radioactive-decay\/alpha-decay-alpha-radioactivity\/\">Alpha-Zerfall bezeichnet<\/a>\u00a0.\u00a0Alpha-Teilchen bestehen aus zwei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-proton-properties-of-proton\/\">Protonen<\/a>\u00a0und zwei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/neutron\/\">Neutronen<\/a>\u00a0, die zu einem Teilchen verbunden sind, das mit einem Heliumkern identisch ist.\u00a0Alpha-Teilchen sind relativ gro\u00df und doppelt positiv geladen.\u00a0Sie sind nicht sehr durchdringend und ein St\u00fcck Papier kann sie aufhalten.\u00a0Im Allgemeinen \u00fcbertragen stark geladene Teilchen Energie haupts\u00e4chlich durch:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Erregung.\u00a0<\/strong>Das geladene Teilchen kann Energie auf das Atom \u00fcbertragen und Elektronen auf ein h\u00f6heres Energieniveau bringen.<\/li>\n<li><strong>Ionisation.\u00a0<\/strong>Eine Ionisierung kann auftreten, wenn die geladenen Teilchen genug Energie haben, um ein Elektron zu entfernen.\u00a0Dies f\u00fchrt zur Bildung von Ionenpaaren in der umgebenden Materie.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Entfernung, die erforderlich ist, um das Teilchen zur Ruhe zu bringen, wird als seine Reichweite bezeichnet.\u00a0Der Bereich der schwer geladenen Teilchen in Festk\u00f6rpern betr\u00e4gt nur wenige Mikrometer, und daher wird der gr\u00f6\u00dfte Teil der Energie dieser Teilchen sehr nahe am Entstehungsort in W\u00e4rme umgewandelt.\u00a0Bei Gasen erh\u00f6ht sich die Reichweite in Abh\u00e4ngigkeit von Gasparametern (Dichte, Gasart usw.) auf einige Zentimeter. Dieser Abstand ist f\u00fcr Detektoren sehr wichtig und bestimmt ma\u00dfgeblich das Design aller Detektoren.\u00a0In den Materialien wird die Flugbahn schwer geladener Teilchen nicht stark beeinflusst, da sie meist mit leichten Atomelektronen wechselwirken.\u00a0Andere geladene Teilchen, wie die Protonen, verhalten sich mit einer Ausnahme \u00e4hnlich &#8211; f\u00fcr leichtere geladene Teilchen sind die Reichweiten etwas l\u00e4nger.<\/p>\n<p>Eine geeignete Variable, die die Ionisationseigenschaften des umgebenden Mediums beschreibt, ist\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-heavy-charged-particles\/stopping-power-bethe-formula\/\"><strong>die Stoppleistung<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Der klassische Ausdruck, der den spezifischen Energieverlust beschreibt, ist als Bethe-Formel bekannt.\u00a0Bei Alpha-Partikeln und schwereren Partikeln ist\u00a0<strong>die Bremskraft<\/strong>\u00a0der meisten Materialien bei stark geladenen Partikeln sehr hoch, und diese Partikel haben sehr kurze Reichweiten.\u00a0Beispielsweise betr\u00e4gt die Reichweite eines 5-MeV-Alpha-Partikels in einer Aluminiumlegierung nur ungef\u00e4hr 0,002 cm.\u00a0Die meisten Alpha-Partikel k\u00f6nnen durch ein normales Blatt Papier oder lebendes Gewebe gestoppt werden.<\/p>\n<h2>Detektoren der Alpha-Strahlung<\/h2>\n<p><strong>Detektoren<\/strong>\u00a0k\u00f6nnen auch nach empfindlichen Materialien und Methoden kategorisiert werden, die zur Durchf\u00fchrung einer Messung verwendet werden k\u00f6nnen:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/\"><strong>Gasionisationsdetektoren<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><strong>Szintillationsdetektoren<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/\"><strong>Halbleiterdetektoren<\/strong><\/a><\/li>\n<\/ul>\n<h3>Detektion von Alpha-Strahlung mit Ionisationskammer<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-26132 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle-202x300.png\" alt=\"Ionisationskammer - Grundprinzip\" width=\"202\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle-202x300.png\" \/><\/a>Damit Alpha- und Betateilchen durch\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/ionization-chamber-ion-chamber\/\">Ionisationskammern<\/a>\u00a0nachgewiesen werden k\u00f6nnen\u00a0, m\u00fcssen sie mit einem\u00a0<strong>d\u00fcnnen Fenster versehen sein<\/strong>\u00a0.\u00a0Dieses \u201eEndfenster\u201c muss d\u00fcnn genug sein, damit die Alpha- und Betateilchen eindringen k\u00f6nnen.\u00a0Ein Fenster mit nahezu beliebiger Dicke verhindert jedoch, dass ein Alpha-Partikel in die Kammer gelangt.\u00a0Das Fenster besteht \u00fcblicherweise aus Glimmer mit einer Dichte von ca. 1,5 &#8211; 2,0 mg \/ cm\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a0.\u00a0Dies bedeutet jedoch nicht, dass Alphastrahlung von einer Ionisationskammer nicht erfasst werden kann.<\/p>\n<p>In einer Art Rauchmelder k\u00f6nnen Sie beispielsweise k\u00fcnstliche Radionuklide wie\u00a0<strong>Americium-241<\/strong>\u00a0treffen\u00a0<strong>,<\/strong>\u00a0das eine Quelle f\u00fcr Alpha-Partikel ist.\u00a0Der Rauchmelder verf\u00fcgt \u00fcber zwei Ionisationskammern, eine zur Luft hin offen, und eine Referenzkammer, in die keine Partikel eindringen k\u00f6nnen.\u00a0Die radioaktive Quelle emittiert Alpha-Partikel in beide Kammern, die einige Luftmolek\u00fcle ionisieren.\u00a0Die Freiluftkammer erm\u00f6glicht den Eintritt von Rauchpartikeln in das empfindliche Volumen und die \u00c4nderung der D\u00e4mpfung von Alpha-Partikeln.\u00a0Wenn Rauchpartikel in die Freiluftkammer gelangen, haften einige der Ionen an den Partikeln und sind nicht verf\u00fcgbar, um den Strom in dieser Kammer zu leiten.\u00a0Eine elektronische Schaltung erkennt, dass sich zwischen der offenen und der versiegelten Kammer eine Stromdifferenz entwickelt hat, und gibt Alarm.<\/p>\n<h3>Detektion von Alpha-Strahlung mit Geiger-M\u00fcller-Z\u00e4hler<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/geiger-counter-geiger-mueller-detector\/\">Geigerz\u00e4hler<\/a>\u00a0werden aufgrund ihrer Empfindlichkeit, einfachen Z\u00e4hlschaltung und F\u00e4higkeit zur Erfassung von Strahlung mit niedrigem Pegel haupts\u00e4chlich f\u00fcr tragbare Instrumente verwendet.\u00a0Obwohl Geigerz\u00e4hler haupts\u00e4chlich f\u00fcr die Detektion einzelner Partikel verwendet werden, sind sie auch in Gamma-Vermessungsmessger\u00e4ten zu finden.\u00a0Sie k\u00f6nnen fast alle Arten von Strahlung erfassen, es gibt jedoch geringf\u00fcgige Unterschiede in der Geiger-M\u00fcller-R\u00f6hre.\u00a0Die Geiger-M\u00fcller-R\u00f6hre erzeugt jedoch eine Impulsausgabe, die f\u00fcr alle detektierte Strahlung gleich gro\u00df ist, so dass ein Geigerz\u00e4hler mit einer Endfensterr\u00f6hre nicht zwischen Alpha- und Betateilchen unterscheiden kann.<\/p>\n<p><strong>Endfenstertyp<\/strong><\/p>\n<p>Damit Alpha- und Betateilchen von\u00a0<strong>Geigerz\u00e4hlern<\/strong>\u00a0erkannt werden k\u00f6nnen\u00a0, m\u00fcssen sie mit einem d\u00fcnnen Fenster versehen sein.\u00a0Dieses \u201eEndfenster\u201c muss d\u00fcnn genug sein, damit die Alpha- und Betateilchen eindringen k\u00f6nnen.\u00a0Ein Fenster mit nahezu beliebiger Dicke verhindert jedoch, dass ein Alpha-Partikel in die Kammer gelangt.\u00a0Das Fenster besteht normalerweise aus Glimmer mit einer Dichte von etwa 1,5 bis 2,0 mg \/ cm\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a0, damit niederenergetische Beta-Partikel (z. B. aus Kohlenstoff-14) in den Detektor gelangen k\u00f6nnen.\u00a0Die Effizienzreduzierung f\u00fcr Alpha ist auf den D\u00e4mpfungseffekt des Endfensters zur\u00fcckzuf\u00fchren, obwohl der Abstand von der zu pr\u00fcfenden Oberfl\u00e4che ebenfalls einen signifikanten Effekt hat. Idealerweise sollte eine Alpha-Strahlungsquelle aufgrund der D\u00e4mpfung in der Luft weniger als 10 mm vom Detektor entfernt sein.<\/p>\n<h3>Detektion von Alpha mit dem Szintillationsz\u00e4hler<\/h3>\n<p>Szintillationsz\u00e4hler werden zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschlie\u00dflich handgehaltener Strahlungsmessger\u00e4te, Personal- und Umwelt\u00fcberwachung auf radioaktive Kontamination, medizinische Bildgebung, radiometrische Untersuchung, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken.\u00a0Sie sind weit verbreitet, weil sie kosteng\u00fcnstig und dennoch mit guter Effizienz hergestellt werden k\u00f6nnen und sowohl die Intensit\u00e4t als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Szintillationsz\u00e4hler k\u00f6nnen verwendet werden, um Alpha-, Beta- und Gammastrahlung zu erfassen.\u00a0Sie k\u00f6nnen auch zum Nachweis von Neutronen verwendet werden.\u00a0F\u00fcr diese Zwecke werden verschiedene Szintillatoren verwendet:<\/p>\n<p><strong>Alpha-Teilchen und schwere Ionen<\/strong>\u00a0.\u00a0Aufgrund der sehr hohen Ionisierungskraft von Schwerionen sind Szintillationsz\u00e4hler normalerweise nicht ideal f\u00fcr den Nachweis von Schwerionen.\u00a0Bei gleichen Energien erzeugt ein Proton 1\/4 bis 1\/2 des Lichts eines Elektrons, w\u00e4hrend Alpha-Teilchen nur etwa 1\/10 des Lichts erzeugen.\u00a0Bei Bedarf sollten anorganische Kristalle, z. B.\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/csitl-scintillators\/\">CsI \u200b\u200b(Tl)<\/a>\u00a0, ZnS (Ag) (typischerweise in d\u00fcnnen Schichten als \u03b1-Partikelmonitore verwendet) organischen Materialien vorgezogen werden.\u00a0Reines CsI ist ein schnelles und dichtes Szintillationsmaterial mit relativ geringer Lichtausbeute, das mit dem Abk\u00fchlen erheblich zunimmt.\u00a0Die Nachteile von CsI sind ein hoher Temperaturgradient und eine leichte Hygroskopizit\u00e4t.<\/p>\n<h3>Detektion von Alpha mit Halbleitern &#8211; Siliziumstreifendetektoren<\/h3>\n<figure id=\"attachment_26115\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26115\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26115 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" alt=\"Siliziumstreifendetektor - Halbleiter\" width=\"300\" height=\"197\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26115\" class=\"wp-caption-text\">Silicin Strip Detector Quelle: micronsemiconductor.co.uk<\/figcaption><\/figure>\n<p>Detektoren auf Siliziumbasis eignen sich sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen.\u00a0Ein Siliziumstreifendetektor ist eine Anordnung von streifenf\u00f6rmig geformten Implantaten, die als Ladungssammelelektroden wirken.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/silicon-based-semiconductor-detectors\/silicon-strip-detectors\/\"><strong>Siliziumstreifendetektoren<\/strong><\/a>\u00a05 x 5 cm<sup>\u00a02<\/sup>in area sind weit verbreitet und werden in Reihe (genau wie Ebenen von MWPCs) verwendet, um Trajektorien geladener Teilchen mit Positionsgenauigkeiten in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von mehreren \u03bcm in Querrichtung zu bestimmen.\u00a0Diese Implantate werden auf einem niedrig dotierten, vollst\u00e4ndig abgereicherten Siliziumwafer platziert und bilden eine eindimensionale Anordnung von Dioden.\u00a0Durch Verbinden jedes der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verst\u00e4rker wird ein positionsempfindlicher Detektor aufgebaut.\u00a0Zweidimensionale Positionsmessungen k\u00f6nnen durch Aufbringen einer zus\u00e4tzlichen streifenartigen Dotierung auf die Waferr\u00fcckseite unter Verwendung einer doppelseitigen Technologie erreicht werden.\u00a0Solche Vorrichtungen k\u00f6nnen verwendet werden, um kleine Aufprallparameter zu messen und dadurch zu bestimmen, ob ein geladenes Teilchen aus einer Prim\u00e4rkollision stammt oder das Zerfallsprodukt eines Prim\u00e4rteilchens war, das eine kleine Strecke von der urspr\u00fcnglichen Wechselwirkung zur\u00fcckgelegt und dann zerfallen ist.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Detektion von Alphastrahlung ist sehr spezifisch, da Alphateilchen sich nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablegen. Nachweis von Alpha-Strahlung &#8211; Alpha-Teilchen Detektoren Die Detektion von Alphastrahlung\u00a0ist sehr spezifisch, da\u00a0Alphateilchen sich\u00a0nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablagern. &#8230; <a title=\"Was ist der Nachweis von Alphastrahlung &#8211; Alpha-Teilchen Detektoren &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-der-nachweis-von-alphastrahlung-alpha-particle-detector-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist der Nachweis von Alphastrahlung &#8211; Alpha-Teilchen Detektoren &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[48],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist der Nachweis von Alphastrahlung - Alpha-Teilchen Detektoren - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die Detektion von Alphastrahlung ist sehr spezifisch, da Alphateilchen sich nur wenige Zentimeter in der Luft bewegen, aber alle ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ablegen. 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