Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

7.4.3 Nachweis mittels Szintillation, Lumineszenz und Exoelelctronen 433
Nal vorgezogen, da es auch ungekapselt an Luft verwendet werden kann. Eine hohe
Dichte haben insbesondere Detektoren aus Wismutgermanat (BGO) und Cadmiumwolframat.
Für die Erzielung einer kurzen Ansprechzeit können auch organische Stoffe,
z. B. Plastikszintillatoren, die leicht mechanisch bearbeitbar sind, und flüssige Szintillatoren,
benutzt werden. Plastik- und flüssige Szintillatoren mit Volumina bis zu mehreren
hundert Litern werden z. B. bei Ganzkörperzählern angewandt.
Plastik- und flüssige Szintillatoren besten aus einer geringen Menge einer fluoreszierenden
organischen Substanz, die in das Plastikmaterial eingebaut bzw. in der Flüssigkeit gelöst ist. Sie
zeichnen sich durch sehr kurze Abklingzeiten und gute Transparenz für die eigene Fluoreszenzstrahlung
aus.
Als Szintillationssubstanzen haben sich p-Therphenyl (3 bis 5 g/1), Diphenyloxazole, Tetraphenylbutadien
sowie Phenyloxazole und Phenyldiazole bewährt. Sie werden meist mit den Abkürzungen
PPO, PBD oder POPOP bezeichnet. Als Lösungsmittel kommen Toluol, Xylol oder Diphenylcyclohexan
in Frage. Das Emissionsspektrum reicht bei den meisten Stoffen bis in den UV-Bereich.
Daher empfiehlt sich die Verwendung eines UV-empfindlichen Photovervielfachers oder die Zugabe
einer als Frequenzwandler dienenden Substanz in sehr geringen Mengen, die das Emissionsspektrum
zu größeren Wellenlängen in den sichtbaren Bereich verschiebt (wavelength shifter). Eine
Herabsetzung der Lichtausbeute (quenching) tritt bei Verunreinigung mit verschiedenen Stoffen,
z. B. gelöstem Sauerstoff, auf Zum Austreiben des Sauerstoffs läßt man Stickstoff oder Argon
durch die Lösung perlen. Flüssige Szintillatoren werden häufig zum Nachweis niederenergetischer
Teilchen oder Quanten verwendet, wobei die zu untersuchende Substanz im Szintillator gelöst ist.
Aufbau und Eigenschaften von Szintillationszählern Um eine gute Lichtsammlung zu
erhalten, setzt man den vorzugsweise mit einem diffusen Reflektor aus MgO oder AI2O3
umgebenen Szintillator auf das Eintrittsfenster des Photovervielfachers, wobei zur
Vermeidung von Reflexionsverlusten ein optisches Kontaktmittel verwendet wird. Oft
wird auch ein zusätzlicher Lichtleiter zwischen Szintillator und Photovervielfacher
eingesetzt (s. 7.6.6.3). Die Anordnung muß mit einem lichtdichten Gehäuse umgeben
und der Vervielfacher am besten mit Mu-Metall gegen störende Magnetfelder abgeschirmt
sein.
Eine praktische Ausführungsform ist in Fig. 7.42 dargestellt. Zur Versorgung der Dynoden des
Photovervielfachers mit den vom Hersteller angegebenen Spannungen dient ein Spannungsteiler,
dessen Querstrom den mittleren Anodenstrom mindestens um das Hundertfache übertreffen soll;
Fig. 7.42
Schnitt durch einen Szintillationszähler
A Nal-Kristall
B Photovervielfacher
C magnetische Abschirmung
D Aluminiumhülle
E optisches Kontaktmittel
F Glasfenster
G lichtdichtes Gehäuse
H Anschlüsse