{"id":12653,"date":"2019-12-17T22:40:38","date_gmt":"2019-12-17T22:40:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-der-nachweis-von-beta-strahlung-beta-partikeldetektor-definition\/"},"modified":"2021-07-11T10:29:14","modified_gmt":"2021-07-11T10:29:14","slug":"was-ist-der-nachweis-von-beta-strahlung-beta-partikeldetektor-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-der-nachweis-von-beta-strahlung-beta-partikeldetektor-definition\/","title":{"rendered":"Nachweis von Beta-Strahlung &#8211; Beta-Teilchen Detektoren"},"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 Beta-Strahlung ist sehr spezifisch, da Beta-Teilchen eindringender sind als Alpha-Teilchen. Andererseits kann eine d\u00fcnne Aluminiumplatte sie aufhalten. Nachweis von Beta-Strahlung &#8211; Beta-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<figure id=\"attachment_26651\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-26651\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Geiger-counter-Beta-radiation.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26651\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Geiger-counter-Beta-radiation-300x233.jpg\" alt=\"Geigerz\u00e4hler - Beta-Strahlung\" width=\"300\" height=\"233\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26651\" class=\"wp-caption-text\">Labornutzung eines Geigerz\u00e4hlers mit Endfenstersonde zur Messung der Betastrahlung Quelle: wikipedia.org Lizenz: Public Domain<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Die Detektion von Beta-Strahlung<\/strong>\u00a0ist sehr spezifisch, da\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\">Beta-Teilchen<\/a> eindringender sind als Alpha-Teilchen. Andererseits kann eine d\u00fcnne Aluminiumplatte sie aufhalten.<\/p>\n<p>Um die Prinzipien des Nachweises von Betastrahlung zu beschreiben, m\u00fcssen wir die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-beta-radiation\/\">Wechselwirkung von Strahlung mit Materie<\/a>\u00a0verstehen\u00a0.\u00a0Jeder Partikeltyp wechselwirkt auf unterschiedliche Weise. Daher m\u00fcssen wir die Wechselwirkung von Beta-Partikeln (Strahlung als Fluss dieser Partikel) separat beschreiben.<\/p>\n<h2>Wechselwirkung von Beta-Teilchen mit Materie<\/h2>\n<p>Beta-Strahlung besteht aus freien\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\">Elektronen<\/a>\u00a0oder\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/what-is-positron-properties\/\">Positronen<\/a>\u00a0mit relativistischer Geschwindigkeit.\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\">Beta-Teilchen<\/a>\u00a0(Elektronen) sind viel kleiner als Alpha-Teilchen.\u00a0Sie tragen eine einzelne negative Ladung.\u00a0Sie sind durchdringender als Alphateilchen, aber eine d\u00fcnne Aluminiumplatte kann sie aufhalten.\u00a0Sie k\u00f6nnen sich mehrere Meter in der Luft fortbewegen, aber an jedem Punkt auf ihrem Weg weniger Energie abgeben als Alphateilchen.\u00a0\u00c4hnlich wie bei stark geladenen Partikeln \u00fcbertragen Beta-Partikel Energie 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>Zus\u00e4tzlich zu diesen Wechselwirkungen verlieren Betateilchen durch den als\u00a0<strong>Bremsstrahlung<\/strong>\u00a0bekannten Strahlungsprozess\u00a0<strong>Energie<\/strong>\u00a0.\u00a0Wenn ein geladenes Teilchen beschleunigt oder abgebremst wird,\u00a0<strong>muss es nach<\/strong>\u00a0klassischer Theorie\u00a0<strong>Energie abstrahlen,<\/strong>\u00a0und die Verz\u00f6gerungsstrahlung wird als\u00a0<strong>Bremsstrahlung (&#8222;Bremsstrahlung&#8220;) bezeichnet<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p><strong>Zusammenfassung der Arten von Interaktionen:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><strong>Inelastische Kollisionen mit Atomelektronen (Anregung und Ionisation)<\/strong><\/li>\n<li><strong>Elastische Streuung von Kernen<\/strong><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/bremsstrahlung-2\/\"><strong>Bremsstrahlung<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/cherenkov-radiation\/\"><strong>Cherenkov-Strahlung.<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/positron-annihilation-2\/\"><strong>Vernichtung<\/strong><\/a><strong>\u00a0(nur Positronen)<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Die Art der Wechselwirkung einer Betastrahlung<\/strong>\u00a0mit Materie unterscheidet sich von der\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">Alphastrahlung<\/a>\u00a0, obwohl Betateilchen auch geladene Teilchen sind.\u00a0Beta-Partikel haben im Vergleich zu Alpha-Partikeln eine\u00a0<strong>viel geringere Masse<\/strong>\u00a0und erreichen\u00a0<strong>meist relativistische Energien<\/strong>\u00a0.\u00a0Ihre Masse entspricht der Masse der Orbitalelektronen, mit denen sie interagieren, und im Gegensatz zum Alpha-Teilchen kann ein viel gr\u00f6\u00dferer Teil seiner kinetischen Energie in einer einzigen Wechselwirkung verloren gehen.\u00a0Da die Beta-Teilchen meist relativistische Energien erreichen, kann die nichtrelativistische\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-heavy-charged-particles\/stopping-power-bethe-formula\/\">Bethe-Formel<\/a>\u00a0nicht verwendet werden.\u00a0<strong>F\u00fcr hochenergetische Elektronen<\/strong>\u00a0wurde von\u00a0<strong>Bethe<\/strong>\u00a0auch ein \u00e4hnlicher Ausdruck abgeleitetBeschreibung des spezifischen Energieverlusts durch\u00a0<strong>Anregung und Ionisation<\/strong>\u00a0(die \u201eKollisionsverluste\u201c).<\/p>\n<p>Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen Beta-Partikel \u00fcber eine\u00a0<strong>Elektron-Kern-Wechselwirkung<\/strong>\u00a0(elastische Streuung von Kernen)\u00a0<strong>interagieren<\/strong>\u00a0, wodurch sich die\u00a0<strong>Richtung der Beta-Partikel<\/strong>\u00a0erheblich \u00e4ndern kann\u00a0.\u00a0Daher ist ihr Weg nicht so einfach.\u00a0Die Beta-Partikel folgen einem sehr\u00a0<strong>Zick-Zack-Pfad<\/strong>\u00a0durch das absorbierende Material. Dieser resultierende Partikelpfad ist l\u00e4nger als das lineare Eindringen (Bereich) in das Material.<\/p>\n<h2>Detektoren der Beta-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><span id=\"Detection_of_Beta_Radiation_using_Ionization_Chamber\">Detektion von Beta-Strahlung mit Ionisationskammer<\/span><\/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\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">Alpha-<\/a>\u00a0\u00a0und\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\">Betateilchen<\/a>\u00a0\u00a0durch Ionisationskammern nachgewiesen werden k\u00f6nnen, 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 \u00fcblicherweise aus Glimmer mit einer Dichte von ca. 1,5 &#8211; 2,0 mg \/ cm\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a0.<\/p>\n<p>Die Ionisationskammer kann beispielsweise zur Messung von Tritium in der Luft verwendet werden.\u00a0Diese Ger\u00e4te werden als Tritium-in-Air-Monitore bezeichnet.\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/glossary\/tritium\/\"><strong>Tritium<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0ist ein radioaktives Isotop, emittiert jedoch eine sehr schwache Form von Strahlung, ein energiearmes\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\">Beta-Teilchen<\/a>\u00a0\u00a0, das einem Elektron \u00e4hnlich ist.\u00a0Es ist ein reiner Beta-Emitter (dh Beta-Emitter ohne begleitende\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\">Gammastrahlung<\/a>\u00a0).\u00a0Die kinetische Energie des Elektrons variiert mit durchschnittlich 5,7 keV, w\u00e4hrend die verbleibende Energie vom nahezu nicht nachweisbaren Elektronenantineutrino\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/antineutrino\/\">abgef\u00fchrt wird<\/a>.\u00a0Eine so sehr niedrige Elektronenenergie f\u00fchrt dazu, dass das Elektron die Haut nicht durchdringen kann oder sich in der Luft nicht sehr weit bewegt.\u00a0Beta-Partikel aus Tritium k\u00f6nnen nur etwa 6,0 mm Luft durchdringen.\u00a0Es ist praktisch unm\u00f6glich, einen Detektor zu entwerfen, dessen W\u00e4nde diese Beta-Partikel durchdringen k\u00f6nnen.\u00a0Stattdessen pumpt der Tritium-in-Luft-Monitor die mit Tritium kontaminierte Luft direkt durch eine Ionisationskammer, so dass die gesamte Energie der Beta-Partikel sinnvollerweise in Ionenpaare innerhalb der Kammer umgewandelt werden kann.<\/p>\n<h3>Nachweis der Beta-Strahlung mit dem Szintillationsz\u00e4hler<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><strong>Szintillationsz\u00e4hler<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0werden zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschlie\u00dflich handgehaltener Strahlungsmessger\u00e4te, Personal- und Umwelt\u00fcberwachung auf\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/protection-from-exposures\/radioactive-contamination\/\">\u00a0radioaktive Kontamination<\/a>\u00a0, 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\u00a0<a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/what-is-alpha-radiation-definition\/\">Alpha-<\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/what-is-beta-radiation-definition\/\">Beta-<\/a>\u00a0und\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\">Gammastrahlung<\/a>\u00a0zu erfassen\u00a0\u00a0.\u00a0Sie k\u00f6nnen auch zum\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/neutron\/detection-neutrons\/\">Nachweis von Neutronen verwendet werden<\/a>\u00a0.\u00a0Zu diesem Zweck werden verschiedene Szintillatoren verwendet.<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-beta-radiation\/\"><strong>Beta-Teilchen<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Zum Nachweis von Beta-Partikeln k\u00f6nnen organische Szintillatoren verwendet werden.\u00a0Reine organische Kristalle umfassen Kristalle von Anthracen, Stilben und Naphthalin.\u00a0Die Abklingzeit dieser Art von Leuchtstoff betr\u00e4gt ungef\u00e4hr 10 Nanosekunden.\u00a0Diese Art von Kristall wird h\u00e4ufig zum Nachweis von Beta-Partikeln verwendet.\u00a0<strong>Organische Szintillatoren<\/strong>\u00a0mit einem<strong>\u00a0\u00a0niedrigeren Z<\/strong>\u00a0\u00a0als anorganische Kristalle eignen sich am besten zum Nachweis von Beta-Partikeln mit niedriger Energie (&lt;10 MeV).<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Detektion von Beta-Strahlung 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. Diese Implantate werden auf einem niedrig dotierten, vollst\u00e4ndig abgereicherten Siliziumwafer platziert und bilden eine eindimensionale Anordnung von Dioden. Durch Verbinden jedes der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verst\u00e4rker wird ein positionsempfindlicher Detektor aufgebaut. Zweidimensionale Positionsmessungen k\u00f6nnen durch Aufbringen einer zus\u00e4tzlichen streifenartigen Dotierung auf die Waferr\u00fcckseite unter Verwendung einer doppelseitigen Technologie erreicht werden. Solche 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","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Detektion von Beta-Strahlung ist sehr spezifisch, da Beta-Teilchen eindringender sind als Alpha-Teilchen. Andererseits kann eine d\u00fcnne Aluminiumplatte sie aufhalten. Nachweis von Beta-Strahlung &#8211; Beta-Teilchen Detektoren Labornutzung eines Geigerz\u00e4hlers mit Endfenstersonde zur Messung der Betastrahlung Quelle: wikipedia.org Lizenz: Public Domain Die Detektion von Beta-Strahlung\u00a0ist sehr spezifisch, da\u00a0Beta-Teilchen eindringender sind als Alpha-Teilchen. Andererseits kann eine d\u00fcnne &#8230; <a title=\"Nachweis von Beta-Strahlung &#8211; Beta-Teilchen Detektoren\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-der-nachweis-von-beta-strahlung-beta-partikeldetektor-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Nachweis von Beta-Strahlung &#8211; Beta-Teilchen Detektoren\">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>Nachweis von Beta-Strahlung - Beta-Teilchen Detektoren<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die Detektion von Beta-Strahlung ist sehr spezifisch, da Beta-Teilchen eindringender sind als Alpha-Teilchen. Andererseits kann eine d\u00fcnne Aluminiumplatte sie aufhalten. 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