Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

428 7.4 Nachweismethoden für ionisierende Strahlung
registiert, darüber steigt n mit der Spannung zunächt steil, dann sehr langsam, und
schließlich wieder steil an.
Startspannung ist die bei einem vorgegebenen Arbeitswiderstand minimal erforderliche
Betriebsspannung zur Erzielung von Zählimpulsen mit einer vorgegebenen Spannungsimpulshöhe
(z. B. 1 V); beim Auslösezählrohr ist sie von der Energie des ionisierenden Teilchens unabhängig.
Betriebsspannung t/fl ist die Spannung, bei der das Zählrohr betrieben werden soll. Sie liegt in
dem Plateau, in dem die Implulsrate weitgehend unabhängig von der Zählrohrspannung ist.
Sofern nicht anders angegeben, wird das Plateau bei einer Impulsrate von 100 s ' gemessen.
Die Plateaulänge erstreckt sich von der Plateau-Anfangsspannung U/^ bis zur Plateau-
Endspannung U^. Oberhalb von U^ steigt die Zählrohrcharakteristik infolge des Auftretens
selbständiger Entladung wieder an.
Die mittlere Plateausteigung ist gegeben durch
(7.72)
Bei einem guten Zählrohr erstreckt sich das Plateau über mehr als 100 V und die Plateausteigung
beträgt nur wenige Prozent für 100 V Spannungsänderung. Außerdem besitzt das Zählrohr eine
kurze Totzeit (typisch 100 ns) und eine niedrige Einsatzspannung.
7.4.2.4 Proportionalzählrohre
Die Impulshöhe ist wegen der geringeren Ladungsmultiplikation sehr viel kleiner als
beim Auslösezählrohr und erfordert eine hohe elektrische Verstärkung. Um für alle
Stellen des Zähldrahtes gleiche Gasverstärkung zu erhalten, muß dieser einen kreisrunden
und über die gesamte Länge gleichmäßigen Querschnitt besitzen. Feldverzerrungen
an den Enden des Zähldrahtes verschlechtern die Eigenschaften; sie können durch zwei
die Drahtenden konzentrisch umgebende Feldröhrchen vermindert werden, die auf ein
dem Abstand vom Zähldraht entsprechendes Potential gelegt werden. Typische Gasfüllungen
(Druck zwischen 1 und 500 kPa) bestehen z. B. aus Mischungen mit Partialdrucken
von 90% Argon und 10% Methan (oder CO2) oder 96% Helium und 4%
Isobutan. Die Zusatzgase dienen zur Herabsetzung der mittleren Geschwindigkeit der
Elektronen und erlauben eine höhere Gasverstärkung. Verunreinigungen des Füllgases
durch elektronegative Gase (u. a. Sauerstoff, Wasserdampf, Halogene) sind zu vermeiden,
weil sie unter Bildung von negativen Molekülionen Elektronen anlagern und
dadurch zu erhöhter Rekombination führen.
Durch Impulshöhendiskriminierung kann die Teilchenart bestimmt werden, da im
Proportionalbereich die gesammelte Ladung von der Anzahl der primär gebildeten
Ladungen abhängt und bei etwa gleicher Bahnlänge im empfindlichen Volumen
zwischen Teilchen mit verschiedener lonisierungsdichte unterschieden werden kann.
Die Bestimmung der Teilchenenergie ist möglich, wenn das empfindliche Volumen
die gesamte Bahn des ionisierenden Teilchens enthält (s. 7.6.2.3). Die Ladungsimpulshöhen-Verteilung
gibt dann die spektrale Verteilung der Energie der Teilchen wieder.
Proportionalzählrohre sind daher zur Spektrumsbestimmung von a-Teilchen und
energiearmer ß- und y-Strahlung sowie weicher Röntgenstrahlung geeignet. Da die
Ladungsimpulshöhe von der Zählrohrspannung abhängt, muß für genaue Energiebestimmungen
die Spannung auf 10 ^ stabilisiert sein.
Zur Verwendung als schneller Teilchenzähler muß die Pulsdauer durch eine
kleine Zeitkonstante des verwendeten Verstärkers herabgesetzt werden. Da die Entla-