Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB
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<strong>7.4</strong>.3 Nachweis mittels Szintillation, Lumineszenz und Exoelelctronen 435<br />
Szintillationszähler in batteriebetriebenen tragbaren Dosisleistungsmeßgeräten erfordern im<br />
Vergleich zu anderen Geräten einen hohen elektronischen Aufwand zur Erzeugung der Versorgungsspannungen<br />
und zur Impulsverarbeitung. Der mittlere Strom des Photovervielfachers ist der<br />
Lichtausbeute und damit der Dosis im Szintillator weitgehend proportional. Durch Verwendung<br />
von Kunststoffszintillatoren mit großen Volumina ist es möglich, Photonen-Äquivalentdosisleistungen<br />
bis herab zu 0,1 nSv/h zu messen. Durch Beschichtung eines Anthrazendetektors an der<br />
Außenseite mit ZnS(Ag) erreichten Kolb u. Lauterbach (1974) eine energieunabhängige<br />
Anzeige <strong>für</strong> die Photonen-Äquivalentdosis zwischen 25 keV und 2 MeV (s. 7.8.4.8).<br />
Literatur: Birks (1964), Neuert (1966), KnoIl(1992)<br />
<strong>7.4</strong>.3.2 Thermolumineszenz<br />
Meßprinzip Die Thermolumineszenz (TL) beruht auf der strahleninduzierten Besetzung<br />
von Haftstellen in bestimmten Kristallen durch Ladungsträger des Kristalls. Bei<br />
Erwärmung gehen die Ladungsträger unter Ausstrahlung von Lumineszenzlicht (im<br />
sichtbaren oder angrenzenden Spektralbereich) in Energieniveaus über, die durch<br />
Zusätze (Aktivatoren) im Kristall erzeugt wurden. Ein Teil dieses Lumineszenzlichtes<br />
wird in einer optischen Anordnung mit einem Photovervielfacher gemessen. Das<br />
spektrale Ansprechvermögen des Photovervielfachers muß dem Spektralbereich des<br />
emittierten Lumineszenzlichtes angepaßt sein.<br />
Das Kurvenbild der TL-<strong>Strahlung</strong>sleistung P in Abhängigkeit von der Temperatur i9, die nach einer<br />
bestimmten Zeitfunktion d{t) ansteigt, wird als Glowkurve bezeichnet. Der Aufheizzyklus muß<br />
<strong>für</strong> reproduzierbare Ergebnisse genau eingehalten werden. Meist wird eine lineare Temperaturanstiegsfunktion<br />
d{t) gewählt. Die Glowkurve weist in der Regel mehrere Maxima auf, die<br />
Endtemperatur liegt je nach TL-Material zwischen 250 und 400°C, ein Beispiel zeigt Fig. <strong>7.4</strong>3.<br />
Für die Ermittlung der mit der TL-Sonde gemessenen Dosis wird entweder die Höhe des<br />
Hauptmaximums der Glowkurve oder (<strong>für</strong> eine höhere Genauigkeit) das Integral<br />
zwischen zwei Temperaturen vor und hinter dem Hauptmaximum herangezogen,<br />
das der insgesamt emittierten <strong>Strahlung</strong>senergie proportional ist. Das Integral wird<br />
auch als Lichtsumme bezeichnet. Bei der Erzeugung der Glowkurve kommt es darauf<br />
an, daß die Temperaturanstiegsfunktion sehr genau reproduziert wird (Horowitz u.<br />
Yossian(1995)).<br />
Als Ausgangssubstanz benutzt man überwiegend lonenkristalle wie Lithiumfluorid oder Calciumfluorid,<br />
die mit Fremdatomen („Aktivatoren", z. B. Mg, Ti, Mn) dotiert werden („doping"). Die<br />
Detektoren können als Pulver, Einkristalle, extrudierte (stranggepreßte), gesinterte oder heißge-<br />
Preßte Körper (Stäbchen, Plättchen, Scheiben) sowie als in Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon)<br />
eingebettetes TL-Material vorliegen.<br />
Flg. <strong>7.4</strong>3<br />
Glowkurve <strong>für</strong> LiF (Zeit t, Temperatur i?, TL-<br />
<strong>Strahlung</strong>sleistung P)<br />
Kurve a zeigt die Glowkurve bei einem durch die<br />
Kurve b gegebenen Temperatur-Zeit-Verlauf der<br />
Aufheizung. Der Bereich A (Zeitdauer ca. 15 s) der<br />
Glowkurve wird in der Regel nicht ausgewertet. Die<br />
Messung der Lichtsuinme ist auf den Bereich B<br />
beschränkt