2.4 Festkörperdetektoren
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<strong>2.4</strong> <strong>Festkörperdetektoren</strong> 175<br />
Wird die Bestrahlung beendet, so werden natürlich keine neuen Ladungsträger mehr erzeugt. Die<br />
Zahl der im Leitungsband verbleibenden Elektronen verringert sich dann durch Rekombinationen in<br />
unbesetzte Traps. Der Strom nimmt mit einer für die Kristallstruktur und die Trapkonzentration<br />
typischen Zeitkonstante solange ab, bis der ursprüngliche kleine Isolationsstrom wieder erreicht ist.<br />
Will man die Wartezeit bis zum Erreichen des Sättigungsstromes eines Detektors abkürzen, müssen<br />
die Traps der Leitfähigkeitsdetektoren schon vor ihrer Benutzung mit Elektronen aufgefüllt werden,<br />
also alle Traps vor Nutzungsbeginn besetzt und ständig besetzt gehalten werden. Dies geschieht in<br />
der Praxis durch permanente Bestrahlung in einem schwachen Strahlungsfeld eines radioaktiven<br />
Präparates, das die thermische Entleerung der Traps kompensieren soll, dem sogenannten "Pri-<br />
ming".<br />
Vertreter dieser Art von Leitfähigkeitsdetektoren sind die Isolatoren Kadmiumsulfid (CdS), Kad-<br />
miumselenid (CdSe) und Diamanten. Bei ihnen stellt sich nach einer Vorbestrahlung von einigen<br />
Sekunden bis Minuten ein zur externen Strahlungsintensität proportionaler Detektorstrom ein, der<br />
die Ströme von reinen Ionisationsdetektoren um mehrere Zehnerpotenzen übertreffen kann. Um<br />
ausreichende Ausbeuten zu erhalten, müssen Leitfähigkeitsdetektoren wie CdS oder CdSe aus den<br />
oben genannten Gründen allerdings ständig vorbestrahlt werden. Kadmiumhaltige Leitfähigkeitsde-<br />
tektoren zeigen wegen ihrer hohen Ordnungszahl eine ausgeprägte Energieabhängigkeit ihrer Emp-<br />
findlichkeit, die im wesentlichen von der Energieabhängigkeit der Energieabsorptionskoeffizienten<br />
herrührt. Diamantdetektoren werden entweder aus Bruchstücken natürlicher Diamanten oder aus<br />
künstlich erzeugten Industriediamanten hergestellt. Sie haben den Vorteil, daß sie wegen ihrer nied-<br />
rigen Ordnungszahl (Diamanten sind reiner Kohlenstoff) weitgehend äquivalent zu menschlichem<br />
Weichteilgewebe sind und ihr Ansprechvermögen nur wenig von der Strahlungsenergie abhängt.<br />
Natürliche Diamanten enthalten u. a. Verunreinigungen aus Stickstoff und Sauerstoff, die für die<br />
Trapbildung zuständig sind. Künstliche Diamanten werden gezielt mit solchen Substanzen verun-<br />
reinigt, um das erwünschte lineare Verhalten bei der Bestrahlung zu erreichen. Bei der Produktion<br />
eignen sich nur etwa 0.3% aller Diamanten als Leitfähigkeitsdetektoren, eine Tatsache, die selbst-<br />
verständlich Auswirkungen auf die Preisgestaltung kommerzieller Diamantdetektoren hat.<br />
<strong>2.4</strong>.4 Lumineszenzdetektoren<br />
Die in Festkörpern bei Bestrahlung stattfindende Erzeugung von Elektron-Loch-Zuständen und Ex-<br />
zitonen und die bei deren Rekombination in Aktivatorzuständen entstehende Fluoreszenz kann zum<br />
qualitativen und quantitativen Strahlungsnachweis verwendet werden. Wegen der Entstehung der<br />
prompten Lichtblitze werden solche Festkörper Szintillatoren genannt. Typische Vertreter dieser