{"id":13174,"date":"2019-12-21T01:35:18","date_gmt":"2019-12-21T01:35:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-szintillationsmaterial-arten-von-szintillatoren-definition\/"},"modified":"2020-07-08T11:35:41","modified_gmt":"2020-07-08T11:35:41","slug":"was-ist-szintillationsmaterial-arten-von-szintillatoren-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-szintillationsmaterial-arten-von-szintillatoren-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Szintillationsmaterial – Arten von Szintillatoren – Definition"},"content":{"rendered":"
Szintillatoren sind Arten von Materialien, \u00fcblicherweise transparente Kristalle, die nach dem Durchgang eines geladenen Teilchens oder eines Photons nachweisbare Photonen im sichtbaren Teil des Lichtspektrums liefern. Strahlendosimetrie<\/header>\n
\n
<\/div>\n
\n
\n

Szintillationsmaterialien – Szintillatoren<\/strong><\/h2>\n

Szintillatoren<\/strong>\u00a0sind Arten von Materialien, die nach dem Durchgang eines geladenen Teilchens oder eines Photons nachweisbare Photonen im sichtbaren Teil des Lichtspektrums liefern.\u00a0Der Szintillator besteht aus einem\u00a0transparenten Kristall<\/strong>\u00a0, normalerweise einer Phosphor-, Kunststoff- oder organischen Fl\u00fcssigkeit, die beim Auftreffen von ionisierender Strahlung fluoresziert.\u00a0Der Szintillator muss auch f\u00fcr seine eigenen Lichtemissionen transparent sein und eine kurze Abklingzeit haben.\u00a0Der Szintillator muss auch von allem Umgebungslicht abgeschirmt sein, damit externe Photonen die durch einfallende Strahlung verursachten Ionisationsereignisse nicht \u00fcberschwemmen.\u00a0Um dies zu erreichen, wird h\u00e4ufig eine d\u00fcnne undurchsichtige Folie wie aluminisiertes Mylar verwendet, die jedoch eine ausreichend geringe Masse aufweisen muss, um eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige\u00a0D\u00e4mpfung<\/a>\u00a0der gemessenen einfallenden Strahlung\u00a0zu minimieren\u00a0.<\/p>\n

In der Kern- und Teilchenphysik\u00a0werden haupts\u00e4chlich zwei Arten von\u00a0Szintillatoren<\/strong>\u00a0verwendet: organische oder plastische Szintillatoren und anorganische oder kristalline Szintillatoren.<\/p>\n

Anorganische Szintillatoren<\/strong><\/h3>\n
\"CsI<\/a>
CsI \u200b\u200b(Tl) -Szintillationskristall.\u00a0Quelle: wikipedia.de Lizenz: CC BY-SA 3.0<\/figcaption><\/figure>\n

Anorganische Szintillatoren<\/strong>\u00a0sind normalerweise Kristalle, die in Hochtemperatur\u00f6fen gez\u00fcchtet werden.\u00a0Sie umfassen Lithiumiodid (LiI),\u00a0Natriumiodid (NaI)<\/strong>\u00a0, C\u00e4siumiodid (CsI) und Zinksulfid (ZnS).\u00a0Das am h\u00e4ufigsten verwendete Szintillationsmaterial ist\u00a0NaI (Tl)<\/strong>\u00a0(mit Thallium dotiertes Natriumiodid).\u00a0Das Jod liefert den gr\u00f6\u00dften Teil der Bremskraft in Natriumjodid (da es ein hohes Z = 53 hat).\u00a0Diese kristallinen Szintillatoren zeichnen sich durch eine hohe Dichte, eine hohe Atomzahl und Pulsabklingzeiten von etwa 1 Mikrosekunde (\u00a0~ 10\u00a0-6<\/sup>\u00a0s) aus<\/strong>).\u00a0Die Szintillation in anorganischen Kristallen ist typischerweise langsamer als in organischen.\u00a0Sie weisen eine hohe Effizienz f\u00fcr die Detektion von Gammastrahlen auf und k\u00f6nnen mit hohen Z\u00e4hlraten umgehen.\u00a0Anorganische Kristalle k\u00f6nnen in kleine Gr\u00f6\u00dfen geschnitten und in einer\u00a0Array-Konfiguration<\/strong>\u00a0angeordnet werden\u00a0, um eine Positionsempfindlichkeit bereitzustellen.\u00a0Diese Funktion wird in der\u00a0medizinischen Bildgebung h\u00e4ufig<\/strong>\u00a0zur Erkennung von\u00a0R\u00f6ntgen-<\/a>\u00a0oder\u00a0Gammastrahlen eingesetzt<\/a>\u00a0.\u00a0Anorganische Szintillatoren k\u00f6nnen<\/strong>\u00a0Gammastrahlen und R\u00f6ntgenstrahlen besser nachweisen als organische Szintillatoren.\u00a0Dies ist auf ihre hohe Dichte und Ordnungszahl zur\u00fcckzuf\u00fchren, die eine hohe Elektronendichte ergeben.\u00a0Ein Nachteil einiger anorganischer Kristalle, z. B. NaI, ist ihre\u00a0Hygroskopizit\u00e4t<\/strong>Dies ist eine Eigenschaft, bei der sie in einem luftdichten Beh\u00e4lter untergebracht werden m\u00fcssen, um sie vor Feuchtigkeit zu sch\u00fctzen.<\/p>\n

Thallium-dotierte Natriumiodid-\u00a0<\/strong>NaI (Tl) -Szintillatoren<\/strong><\/p>\n

\"Scintillation_Counter<\/a>
Vorrichtung mit einem Szintillationskristall, einem Photovervielfacher und Datenerfassungskomponenten.\u00a0Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0<\/figcaption><\/figure>\n

Das am h\u00e4ufigsten verwendete Szintillationsmaterial ist\u00a0NaI (Tl) (mit Thallium dotiertes Natriumiodid)<\/strong>\u00a0.\u00a0NaI (Tl) als Szintillator wird in Szintillationsdetektoren verwendet, traditionell in der Nuklearmedizin, Geophysik, Kernphysik und Umweltmessungen.\u00a0Das Jod liefert den gr\u00f6\u00dften Teil der Bremskraft in Natriumjodid (da es ein hohes Z = 53 hat).\u00a0Diese kristallinen Szintillatoren zeichnen sich durch eine hohe Dichte, eine hohe Atomzahl und Impulsabklingzeiten von etwa 1 Mikrosekunde (~ 10\u00a0-6<\/sup>\u00a0s) aus.\u00a0Die Wellenl\u00e4nge der maximalen Emission betr\u00e4gt\u00a0415 nm<\/strong>.\u00a0Die Szintillation in anorganischen Kristallen ist typischerweise langsamer als in organischen.\u00a0Sie weisen eine hohe Effizienz f\u00fcr die Detektion von Gammastrahlen auf und k\u00f6nnen mit hohen Z\u00e4hlraten umgehen.\u00a0Anorganische Kristalle k\u00f6nnen in kleine Gr\u00f6\u00dfen geschnitten und in einer Array-Konfiguration angeordnet werden, um eine Positionsempfindlichkeit bereitzustellen.\u00a0Diese Funktion wird in der medizinischen Bildgebung h\u00e4ufig zur Erkennung von R\u00f6ntgen- oder Gammastrahlen eingesetzt.\u00a0Anorganische Szintillatoren k\u00f6nnen Gammastrahlen und R\u00f6ntgenstrahlen besser nachweisen.\u00a0Dies ist auf ihre hohe Dichte und Ordnungszahl zur\u00fcckzuf\u00fchren, die eine hohe Elektronendichte ergeben.\u00a0Ein Nachteil einiger anorganischer Kristalle, z. B. NaI, ist ihre Hygroskopizit\u00e4t, eine Eigenschaft, bei der sie in einem luftdichten Beh\u00e4lter untergebracht werden m\u00fcssen, um sie vor Feuchtigkeit zu sch\u00fctzen.\u00a0Die Kristalle sind gew\u00f6hnlich mit einer Photovervielfacherr\u00f6hre in einer hermetisch abgedichteten Anordnung gekoppelt.<\/p>\n

Thallium-dotierte C\u00e4siumiodid-\u00a0<\/strong>CsI \u200b\u200b(Tl) -Szintillatoren<\/strong><\/p>\n

C\u00e4siumiodid (CsI) in kristalliner Form wird als Szintillator zum Nachweis von\u00a0Protonen<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0Alpha-Partikeln verwendet<\/a><\/strong>\u00a0.\u00a0Pure CsI ist ein schnelles und dichtes szintillierendes Material mit relativ geringer Lichtausbeute, das mit dem Abk\u00fchlen erheblich ansteigt.\u00a0Die Nachteile von CsI sind ein hoher Temperaturgradient und eine leichte Hygroskopizit\u00e4t.<\/p>\n

Thallium-dotiertes C\u00e4siumiodid<\/span><\/strong>\u00a0hat eine effektive Ordnungszahl von 54 und eine Dichte von 4,51 g \/ cm\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.\u00a0CsI \u200b\u200b(TI) ist ebenfalls hygroskopisch und sollte keiner hohen Luftfeuchtigkeit oder Wasser ausgesetzt werden.\u00a0CsI \u200b\u200b(TI) hat unterschiedliche Abklingzeiten f\u00fcr unterschiedliche Partikel (680 ns und 3340 ns) und kann zur Bestimmung zwischen verschiedenen Arten von Strahlung verwendet werden.\u00a0Das Emissionsspektrum liegt bei 540-560 nm.<\/span><\/p>\n

Organische Szintillatoren<\/span><\/strong><\/h3>\n

Organische Szintillatoren<\/span><\/strong>\u00a0sind Arten von organischen Materialien, die nach dem Durchgang eines geladenen Teilchens oder eines Photons im sichtbaren Teil des Lichtspektrums nachweisbare Photonen liefern.\u00a0Der Szintillationsmechanismus in organischen Materialien unterscheidet sich stark vom Mechanismus in anorganischen Kristallen.\u00a0In anorganischen Szintillatoren, zB NaI, CsI, entsteht die Szintillation aufgrund der Struktur des Kristallgitters.\u00a0Der Fluoreszenzmechanismus in organischen Materialien ergibt sich aus \u00dcberg\u00e4ngen der Energieniveaus eines einzelnen Molek\u00fcls, und daher kann die Fluoreszenz unabh\u00e4ngig vom physikalischen Zustand (Dampf, Fl\u00fcssigkeit, Feststoff) beobachtet werden.<\/span><\/p>\n

Im Allgemeinen haben organische Szintillatoren schnelle Abklingzeiten (typischerweise\u00a0<\/span>~ 10\u00a0<\/span>\u20138<\/span><\/sup>\u00a0s<\/span><\/strong>\u00a0), w\u00e4hrend anorganische Kristalle normalerweise viel langsamer sind (~ 10\u00a0<\/span>\u20136<\/span><\/sup>\u00a0s), obwohl einige auch schnelle Komponenten in ihrer Reaktion haben.\u00a0Es gibt drei Arten von organischen Szintillatoren:<\/span><\/p>\n