2.4 Festkörperdetektoren

180 2 Strahlungsdetektoren
Fig. 2.19: Prinzip der Elektronenvervielfachung im Photomultiplier: Erzeugung der Elektronenlawine
durch sukzessive Elektronenstöße an den Dynoden P1 bis P10. Die Elektronen werden an
der Anode am Ausgang des Photomultipliers gesammelt. Die Photokathode befindet sich
links, die auf positive Spannung (etwa 1000 V) gelegte Anode rechts.
von 100 V wird das primäre Elektron auf 100 eV kinetischer Energie beschleunigt. Die Dynoden
bestehen aus Metallegierungen wie CsSb oder CuBe. Die beschleunigten Elektronen setzten in ih-
nen durch Stöße weitere sekundäre Elektronen frei. Diese Sekundärelektronen werden durch geeig-
nete Formgebung der Dynoden möglichst verlustfrei auf die nächste Dynode fokussiert und lösen
ihrerseits eine ihrer Energie entsprechende Zahl von Elektronen der nächsten Generation aus. In
jeder Stufe der Photomultipliers wird die Elektronenzahl also um den gleichen Faktor vergrößert.
Für ein primäres Photokathoden-Elektron erhält man bei insgesamt n Dynoden und einem mittleren
Ausbeutefaktor von f Elektronen pro Dynode am Ausgang des Photomultipliers f n Elektronen. Re-
alistische Gesamtverstärkungsfaktoren liegen bei 10 6 und höher.
V = f⋅ f⋅ f⋅ f⋅ f⋅ f⋅ f⋅ ..... = f n ≥ 10 6 (für n=10 bis 14) (2.1)
Die an der Anode des Sekundärelektronenvervielfachers gesammelte Ladung fließt über einen Ar-
beitswiderstand ab und erzeugt dort einen Spannungsimpuls, der über einen Kondensator an die
weiterverarbeitende Elektronik gekoppelt wird. Da die Höhen der Ausgangsimpulse eines Photo-
multipliers der Lichtmenge im Szintillatorkristall proportional sind, kann mit Szintillationszählern
die im Szintillationskristall in Lichtblitze umgesetzte Strahlungsenergie quantitativ nachgewiesen
werden. Szintillationszähler können daher als Spektrometer verwendet werden.
Plastikszintillatoren werden wegen ihres geringen Gewichtes gerne für tragbare Dosisleistungsmeß-
geräte verwendet. Flüssigszintillatoren sind preiswert und erlauben beliebige große Volumina und
Formen. Eine besondere Anwendung flüssiger Szintillatoren ist die Beigabe szintillierender Sub-