Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

7.4.2 Nachweis mittels Ionisation in Gasen 429
dung auf einen eng begrenzten Bereich des Zähldrahtes beschränkt ist, ist räumliches
Zusammentreffen aufeinanderfolgender Entladungen sehr unwahrscheinlich. Im Gegensatz
zum Auslösezählrohr können daher unmittelbar aufeinanderfolgende Impulse
registriert werden. Sehr hohe Zählraten sind meßbar, Auslösungszeiten bis 0,2-10 ^s
erreichbar. Da bei Proportionalzählrohren das Zählgas nicht zersetzt wird, ist ihre
Lebensdauer im Gegensatz zu der der Auslösezählrohre nicht begrenzt.
Spezielle gewebeäquivalente Proportionalzählrohre mit sehr niedrigem Gasdruck
werden in der Dosimetrie eingesetzt, da mit ihnen zusätzlich zur Dosis auch die
Strahlungsqualität ermittelt werden kann (s. 7.8.7.3).
Eine neue Entwicklung bei Zählrohren sind die Mikrostreifen-Proportionalzählrohre.
Dabei werden auf einer speziellen Glasplatte als Träger schmale Metallstreifen (10 bis
100 um Breite) aufgedampft, die alternierend als Kathode bzw. Anode dienen, so daß der
Abstand zwischen den Elektroden nur ca. 50 um beträgt. Derartige Detektoren haben
extrem kleine Totzeiten und ermöglichen die Messung sehr hoher Teilchenflußdichten
(>10's 'cm 2)(Angeliniu.a. (1992), Oed (1988)).
Vieldraht-Proportionalzählrohre werden in großem Umfang in der Meßtechnik für
hochenergetische Teilchen eingesetzt (s. 7.7.1.2).
7.4.2.5 Auslösezählrohre (Geiger-Müller-Zählrohre)
Im Auslösebereich (Bereich 5 in Fig. 7.37) ist die Gasverstärkung nicht mehr abhängig
von der Primärionisation. Die für stark und schwach ionisierende Teilchen erhaltenen
Impulsamplituden gleichen sich mit zunehmender Spannung immer mehr an, bis sie
von der Plateau-Anfangsspannung f/^ des „Geiger-Müller"-Bereiches an (s. Fig. 7.38)
etwa die gleiche Größe haben, die nur noch von der Spannung und den geometrischen
Abmessungen des Zählrohres abhängt. Die Entladung ist nicht mehr wie im Proportionalbereich
auf den Ort der Primärionisation beschränkt; sie breitet sich über die
ganze Länge des Zähldrahtes aus und erfaßt in einem komplizierten Entladevorgang
das ganze Zählrohrvolumen. Die einmal eingeleitete Entladung bricht nicht von selbst
ab.
Die Löschung kann auf zwei Wegen bewirkt werden. Beim nicht-selbstlöschenden
Zählrohr wird die Spannung, die beim Beginn der Entladung unter die Einsatzspannung
sinkt, so lange abgesenkt gehalten, bis alle Ionen an den Elektroden gesammelt sind.
Während dieser Zeit (Totzeit, s. 7.4.2.3) kann kein weiterer Impuls ausgelöst werden. Am
einfachsten erreicht man dies mit einem genügend hohen Ableitwiderstand (ca.
10'Ohm); die erhaltenen großen Zeitkonstanten (bis zu 10 ^s) begrenzen das zeitliche
Auflösungsvermögen. Kürzere Totzeiten erreicht man mit elektronischen Löschschaltungen.
Heute werden überwiegend selbstlöschende Zählrohre benutzt. Selbstlöschung
erhält man durch den Zusatz vielatomiger, organischer Gase oder Dämpfe zu
Edelgasen. Eine häufig benutzte Zählrohrfüllung besteht z. B. aus Argon und Äthylalkohol
mit den Partialdrucken 10 und 1 kPa. Da sich organische Löschzusätze durch
Dissoziation langsam zersetzen, werden derartige Zählrohre nach etwa 10" bis 10'
Impulsen unbrauchbar.
Besonders niedrige Betriebsspannungen (200 V bis 600 V) besitzen Zählrohre mit geringen
Zusätzen (etwa 1 %o) von Halogenen für die Löschung. Bei Halogen-Zählrohren wird die
Lebensdauer durch chemische Reaktionen mit den Wänden und dem Zähldraht begrenzt. Gegen
Ende der Lebensdauer zeigt das Zählrohr veränderte Eigenschaften, vor allem eine Verkürzung des
Plateaus und eine Verlängerung der Totzeit.