{"id":13077,"date":"2019-12-20T18:12:10","date_gmt":"2019-12-20T18:12:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-gammaspektroskopie-definition\/"},"modified":"2020-07-08T11:17:34","modified_gmt":"2020-07-08T11:17:34","slug":"was-ist-gammaspektroskopie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-gammaspektroskopie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Gammaspektroskopie – Definition"},"content":{"rendered":"
\n
Gammaspektroskopie ist die Untersuchung der Energiespektren von Gammastrahlenquellen, beispielsweise in der Nuklearindustrie und bei geochemischen Untersuchungen.\u00a0Das Gamma-Spektrum ist charakteristisch f\u00fcr die in der Quelle enthaltenen Gamma-emittierenden Nuklide.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\n

Im Allgemeinen ist die\u00a0Spektroskopie<\/strong>\u00a0die Wissenschaft der Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Materie und Strahlungsenergie, w\u00e4hrend die\u00a0Spektrometrie<\/strong>\u00a0die Methode ist, mit der eine quantitative Messung des Spektrums durchgef\u00fchrt wird.\u00a0Spektroskopie<\/strong>\u00a0(Scopy bedeutet\u00a0Beobachtung<\/em>\u00a0) liefert keine Ergebnisse.\u00a0Es ist der theoretische Ansatz der Wissenschaft.\u00a0Spektrometrie<\/strong>\u00a0(Metrie bedeutet\u00a0Messung<\/em>\u00a0) ist die praktische Anwendung, bei der die Ergebnisse generiert werden.\u00a0Es ist die Messung der Intensit\u00e4t der Strahlung mit einem elektronischen Ger\u00e4t.\u00a0Oft werden diese Begriffe synonym verwendet, aber jede Spektrometrie ist keine Spektroskopie (z. B. Massenspektrometrie vs.Massenspektroskopie<\/del>).<\/p>\n

Gammaspektroskopie<\/h2>\n
\"\"<\/a>
Quelle: wikipedia.org Lizenz: Public Domain<\/figcaption><\/figure>\n

Im Allgemeinen ist die\u00a0Gammaspektroskopie<\/strong>\u00a0die Untersuchung der Energiespektren von Gammastrahlenquellen, beispielsweise in der Nuklearindustrie, bei geochemischen Untersuchungen und in der Astrophysik.\u00a0Spektroskope oder Spektrometer sind hochentwickelte Ger\u00e4te, mit denen die spektrale Leistungsverteilung einer Quelle gemessen werden kann.\u00a0Die einfallende Strahlung erzeugt ein Signal, mit dem die Energie des einfallenden Partikels bestimmt werden kann.<\/p>\n

Die meisten\u00a0radioaktiven Quellen<\/a>\u00a0erzeugen\u00a0Gammastrahlen<\/a>\u00a0unterschiedlicher Energie und Intensit\u00e4t.\u00a0Gammastrahlen\u00a0begleiten<\/strong>\u00a0h\u00e4ufig\u00a0\u00a0die Emission<\/strong>\u00a0\u00a0von\u00a0\u00a0Alpha-\u00a0<\/a>\u00a0und\u00a0\u00a0Betastrahlen<\/a>\u00a0.\u00a0Wenn diese Emissionen mit einem Spektroskopiesystem erfasst und analysiert werden, kann ein\u00a0Gammastrahlen-Energiespektrum erzeugt<\/strong>\u00a0werden.\u00a0Gammastrahlen<\/strong>\u00a0vom\u00a0radioaktiven Zerfall<\/a>liegen im Energiebereich von einigen keV bis ~ 8 MeV, was den typischen Energieniveaus in Kernen mit angemessen langer Lebensdauer entspricht.\u00a0Wie geschrieben wurde, werden sie durch den Zerfall von Kernen beim \u00dcbergang von einem Zustand hoher Energie in einen Zustand niedrigerer Energie erzeugt.\u00a0Eine detaillierte Analyse dieses Spektrums wird typischerweise verwendet, um die\u00a0Identit\u00e4t<\/strong>\u00a0und\u00a0Menge<\/strong>\u00a0der in einer Probe vorhandenen Gammastrahler\u00a0zu bestimmen\u00a0, und ist ein wichtiges Instrument im radiometrischen Assay.\u00a0Das Gamma-Spektrum ist charakteristisch f\u00fcr die in der Quelle enthaltenen Gamma-emittierenden Nuklide.<\/p>\n

R\u00f6ntgenspektroskopie<\/h2>\n

R\u00f6ntgenspektroskopie ist ein allgemeiner Begriff f\u00fcr verschiedene spektroskopische Techniken zur Charakterisierung von Materialien unter Verwendung von R\u00f6ntgenanregung.\u00a0Wenn ein Elektron aus der inneren H\u00fclle eines Atoms durch die Energie eines Photons angeregt wird, bewegt es sich auf ein h\u00f6heres Energieniveau.\u00a0Da der Prozess eine\u00a0L\u00fccke<\/strong>\u00a0\u00a0in dem Elektronenenergieniveau\u00a0hinterl\u00e4sst,\u00a0\u00a0aus dem das Elektron stammt,\u00a0kaskadieren<\/strong>\u00a0die \u00e4u\u00dferen Elektronen des Atoms nach\u00a0\u00a0unten<\/strong>\u00a0\u00a0, um die unteren Atomniveaus und eine oder mehrere\u00a0charakteristische R\u00f6ntgenstrahlen<\/strong><\/a>\u00a0aufzuf\u00fcllen\u00a0\u00a0werden normalerweise ausgestrahlt.\u00a0Infolgedessen treten im Spektrum scharfe Intensit\u00e4tsspitzen bei Wellenl\u00e4ngen auf, die f\u00fcr das Material charakteristisch sind, aus dem das Anodentarget hergestellt ist.\u00a0Die Frequenzen der charakteristischen R\u00f6ntgenstrahlen k\u00f6nnen aus dem Bohr-Modell vorhergesagt werden.\u00a0Die Analyse des R\u00f6ntgenemissionsspektrums liefert qualitative Ergebnisse \u00fcber die Elementzusammensetzung der Probe.<\/p>\n

Gammastrahlenspektrometer – Gammastrahlenspektroskop<\/h2>\n

Das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren f\u00fcr wissenschaftliche und technische Zwecke wird wie geschrieben als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln.\u00a0Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Ger\u00e4t zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung.\u00a0F\u00fcr die Messung von Gammastrahlen \u00fcber mehreren hundert keV sind zwei Detektorkategorien von gro\u00dfer Bedeutung,\u00a0anorganische Szintillatoren wie NaI (T1)<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0Halbleiterdetektoren<\/strong>. In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Photovervielfacherr\u00f6hre und einer Schaltung zum Messen der H\u00f6he der vom Photovervielfacher erzeugten Impulse besteht. Die Vorteile eines Szintillationsz\u00e4hlers sind seine Effizienz (gro\u00dfe Gr\u00f6\u00dfe und hohe Dichte) und die m\u00f6glichen hohen Genauigkeiten und Z\u00e4hlraten. Aufgrund der hohen Ordnungszahl von Jod f\u00fchrt eine gro\u00dfe Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollst\u00e4ndigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.<\/p>\n

\n
\n
\"HPGe<\/a>
HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Wenn jedoch eine\u00a0<\/span>perfekte Energieaufl\u00f6sung<\/span><\/strong>\u00a0erforderlich ist, m\u00fcssen wir einen\u00a0<\/span>Detektor<\/span><\/strong>\u00a0auf\u00a0Germaniumbasis<\/strong>\u00a0wie den\u00a0<\/span>HPGe-Detektor verwenden<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieaufl\u00f6sung erforderlich ist, insbesondere f\u00fcr die\u00a0<\/span>Gammaspektroskopie<\/span><\/strong>\u00a0sowie f\u00fcr die\u00a0<\/span>R\u00f6ntgenspektroskopie<\/span><\/strong>.\u00a0In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenwechselwirkung erh\u00f6ht.\u00a0Dar\u00fcber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares erforderlich ist, n\u00e4mlich 3,6 eV f\u00fcr Silizium und 2,9 eV f\u00fcr Germanium.\u00a0Dies bietet letzteren auch eine bessere Energieaufl\u00f6sung.\u00a0Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) f\u00fcr Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie.\u00a0F\u00fcr ein 1,3-MeV-Photon betr\u00e4gt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.<\/span><\/p>\n

Gammaspektrumstruktur – Das Cobalt-60-Spektrum<\/span><\/strong><\/h3>\n

Die Analyse von Gammaspektren ist sehr interessant, da sie eine Struktur aufweist und die Arbeiter zwischen zu analysierenden echten Impulsen und begleitenden Impulsen aus verschiedenen Strahlungsquellen unterscheiden m\u00fcssen.\u00a0Wir werden die Struktur des Gammaspektrums am Beispiel von\u00a0<\/span>Cobalt-60 zeigen,<\/span><\/strong>\u00a0gemessen mit dem\u00a0<\/span>NaI (Tl) -Szintillationsdetektor<\/span><\/a>\u00a0und mit dem HPGe-Detektor.\u00a0Der HPGe-Detektor erm\u00f6glicht die Trennung vieler eng beieinander liegender Gammalinien, was f\u00fcr die Messung von radioaktiven Quellen mit mehreren Gammasendungen sehr vorteilhaft ist.<\/span><\/p>\n

\"Kobalt-60-Zerfallsschema\"<\/p>\n

Kobalt-60<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0ist ein k\u00fcnstliches\u00a0<\/span>radioaktives\u00a0<\/span><\/a>Kobaltisotop<\/strong>\u00a0mit einer\u00a0<\/span>Halbwertszeit<\/span><\/a>\u00a0von\u00a0<\/span>5,2747 Jahren<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Es wird synthetisch durch Neutronenaktivierung von Cobalt-59 in\u00a0<\/span>Kernreaktoren hergestellt<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Kobalt-60 ist eine in vielen Labors \u00fcbliche Kalibrierungsquelle.\u00a0Das Gammaspektrum weist\u00a0<\/span>zwei signifikante Peaks auf<\/span><\/strong>\u00a0, einen bei\u00a0<\/span>1173,2 keV<\/span><\/strong>\u00a0und einen bei\u00a0<\/span>1332,5 keV<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Gute Szintillationsdetektoren sollten eine ausreichende Aufl\u00f6sung haben, um die beiden Peaks zu trennen.\u00a0Bei\u00a0<\/span>HPGe-Detektoren<\/span><\/strong>\u00a0sind diese Peaks perfekt getrennt.<\/span><\/p>\n

Wie aus der Figur ersichtlich ist, gibt es zwei\u00a0<\/span>Gammastrahlen-Photopeaks<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Beide Detektoren zeigen auch Ansprechen bei den niedrigeren Energien, die durch\u00a0<\/span>Compton –\u00a0Streuung<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, zwei kleinere\u00a0<\/span>escape Peaks<\/span><\/strong>\u00a0bei\u00a0<\/span>Energien<\/span><\/a>\u00a00,511 und 1,022 MeV unterhalb des Photopeaks f\u00fcr die Erzeugung von\u00a0<\/span>Elektron-Positron –\u00a0Paaren<\/span><\/a>\u00a0, wenn eine oder beide Annihilationsphotonen entweichen, und einem\u00a0<\/span>R\u00fcckstreu peak<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0H\u00f6here Energien k\u00f6nnen gemessen werden, wenn zwei oder mehr\u00a0<\/span>Photonen<\/span><\/a>\u00a0fast gleichzeitig auf den Detektor treffen und als Summenspitzen mit Energien bis zum Wert von zwei oder mehr hinzugef\u00fcgten Photopeaks auftreten.<\/span><\/p>\n

\"HPGe-Detektorspektrum\"<\/a>
Abbildung: Bildunterschrift: Vergleich der NaI (Tl) – und HPGe-Spektren f\u00fcr Cobalt-60.\u00a0Quelle: Radioisotope und Strahlenmethodik I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, Vorlesungsskript.\u00a0McMaster University, Kanada.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Die allgemeine Struktur des Gammastrahlenspektrums weist normalerweise die folgenden\u00a0<\/span>Hauptmerkmale auf<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n