2.4 Festkörperdetektoren

178 2 Strahlungsdetektoren
Terphenyl, PBD oder DPO als
Aktivatoren
Tabelle 2.3: Daten einiger anorganischer und organischer Szintillatoren (nach [Kohlrausch]).
Organische Szintillatoren bestehen aus organischen Kristallen oder aus festen (Plastik) oder flüssi-
gen Lösungen. Bei der Deutung der Vorgänge in organischen Kristallsubstanzen versagt das Bän-
dermodell weitgehend. Die Spektren sowohl von organischen Kristallen als auch von festen oder
flüssigen organischen Lösungen szintillierender Materialien unterscheiden sich deutlich von denen
der anorganischen Festkörper. Sie zeigen die typischen Bandenspektren angeregter organischer Mo-
leküle und ähneln sich untereinander so sehr, daß davon auszugehen ist, daß der Entstehungsme-
chanismus von Szintillationen in organischen Substanzen weitgehend unabhängig vom Aggregatzu-
stand ist. Szintillationen in kristallinen organischen Substanzen sind deshalb auf Vorgänge in ein-
zelnen, voneinander unabhängigen Molekülen zurückzuführen und nicht auf Abläufe im gesamten
Kristall. Die Nachweiswahrscheinlichkeit der organischen Szintillatoren ist kleiner als die der anor-
ganischen, kristallinen Substanzen. Sie zeigen allerdings wesentlich kürzere Abklingzeiten der
Szintillationen. Sie sind also besonders für schnelle Zählexperimente gut geeignet. Ihre energeti-
sche Auflösung ist aber deutlich schlechter als bei den anorganischen Festkörperdetektoren, so daß
sie für energiediskriminierende Messungen z. B. von Photonenstrahlungen weniger geeignet sind
als anorganische Szintillatoren.
Der Szintillationszähler: Ein Szintillationszähler besteht aus dem Szintillatorkristall, einer licht-
dichten Umhüllung, die das Szintillatorlicht diffus reflektiert, und einer Anordnung zum Nachweis
des entstehenden Fluoreszenzlichtes (Fig. 2.18). Als Lichtdetektoren werden heute meistens Sekun-
därelektronenvervielfacher (SEV, Photomultiplier) verwendet. Als Szintillator können alle oben
beschriebenen Substanzen verwendet werden. Die Auswahl hängt von der jeweiligen Aufgabenstel-
lung ab. Der am häufigsten verwendete Szintillator ist der NaJ(Tl)-Kristall, der nicht nur wegen
seiner hohen effektiven Ordnungszahl sondern auch wegen seiner großen Volumina eine sehr hohe
Lichtausbeute hat. Da NaJ-Kristalle hygroskopisch sind und der nachfolgende Lichtdetektor sehr
lichtempfindlich ist, müssen die Szintillatorkristalle licht- und feuchtigkeitsdicht verpackt werden.
Sollen niederenergetische Elektronen oder Photonen nachgewiesen werden, müssen zur Vermei-
dung unerwünschter Absorptionen sehr dünne Eintrittsfenster verwendet werden. Der Kristall ist
deshalb an seiner Vorderseite nur mit einer dünnen Folie (z. B. aus Beryllium: Z = 4, Dicke unter
0.2 mm) abgedeckt. Um das im Kristall entstehende sichtbare Szintillationslicht möglichst vollstän-
dig auf die Photokathode des Photomultipliers zu überführen, werden die Szintillatorumhüllungen