2.4 Festkörperdetektoren

176 2 Strahlungsdetektoren
Detektorart sind die Leuchtschirme, die Verstärkerfolien in der Röntgendiagnostik und die zur Teil-
chen- und Photonenzählung und zur Spektroskopie eingesetzten Szintillationskristalle wie der
NaJ(Tl)-Detektor. Neben diesen sehr wichtigen, anorganischen fluoreszierenden Festkörpern sind
auch eine Reihe organischer Flüssigkeiten und Kristalle bekannt, die ebenfalls als Szintillatoren
verwendet werden können. Das nachgewiesene Licht liegt bei allen Szintillatoren im sichtbaren
Spektralbereich oder im nahen UV. Es muß wegen der kurzen Fluoreszenzzeiten noch während der
Strahlungsexposition nachgewiesen und registriert werden.
Wird die Strahlungsenergie im Kristall in langlebigen Kristallzuständen gespeichert, kann der De-
tektor dagegen zeitlich versetzt ausgewertet werden. Solche Festkörper zählen zu den Phospores-
zenzdetektoren; die Substanzen selbst werden deshalb vereinfachend als Phosphore bezeichnet.
Kann die gespeicherte Energie durch Erwärmen des Detektors freigesetzt werden, und entstehen
dabei Lichtquanten im sichtbaren Bereich des Spektrums, so werden die Detektoren als Thermolu-
mineszenzdetektoren (TLD) bezeichnet. Die in TLDs gespeicherte Strahlungsenergie wird beim
Auslesen weitgehend gelöscht. Andere Detektoren behalten ihre Information, da in ihnen beim Aus-
lesen nur langlebige durch die Bestrahlung entstandene Zustände angeregt werden, die bei ihrer
Abregung sichtbare Lichtquanten emittieren. Das wichtigste Beispiel dieser Detektorart sind die
Radiophotolumineszenz-Detektoren. Sie werden zum Auslesen mit UV-Licht bestrahlt und senden
daraufhin sichtbare Quanten aus, deren Intensität proportional zur gespeicherten Dosis ist. Solche
Detektoren können ohne Löschung wiederholt ausgelesen werden. Sie eignen sich daher sehr gut
für integrierende Strahlenschutzmessungen.
2.4.4.1 Szintillatoren
Ein Szintillator ist eine Substanz, in der durch ionisierende Strahlung prompte Lichtblitze im sicht-
baren Bereich entstehen. Diese Lichtblitze, die Szintillationen, können zum Nachweis von Photo-
nen und Elementarteilchen verwendet werden. Szintillatoren werden in die anorganischen und die
organischen Szintillatoren eingeteilt. Anorganische Szintillatoren können entweder Kristallform
haben oder in Form von Gläsern und selbst als Gase vorliegen. Anorganische Kristalle werden ent-
weder als großvolumige Einkristalle oder als kristalline Pulver verwendet. In beiden Fällen läßt sich
der Szintillationsmechanismus gut mit Hilfe der oben dargestellten Bändermodellvorstellungen be-
schreiben, nämlich der Erzeugung freier Elektron-Lochzustände und deren prompter Abregung an
Aktivatorzentren.