Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

458 7.4 Nachweismethoden für ionisierende Strahlung
feldes treten besonders in der Umgebung des Detektors auf, wenn die Diffusionslänge für
Neutronen in der Umgebung des Detektors so klein ist, daß der Verlust durch
Absorption im Detektor von der Umgebung nicht schnell genug ausgeglichen werden
kann (Flußdepression). Während die dafür erforderliche Korrektion der Reaktionsrate
bei den gebräuchlichen Detektoren nur etwa 1 % beträgt, können sich in der Praxis für
die Reaktionsraten durch Prozesse im Detektor größere Abweichungen ergeben.
Besonders der Selbstabschirmungseffekt, der den Integranden in Gl. (7.83) bei ebenen
Sonden und isotropem Neutroneneinfall näherungsweise um den Faktor
[1 - 2E,{x)-\/2x (7.85)
herabgesetzt (£'3(x) = j /e integriert zwischen 0 und x = Absorptionsquerschnittsdichte
bei der Energie E, d: Dicke der Sonde), kann im Bereich von
Resonanzen im Wirkungsquerschnitt (meist im Bremsbereich) zu beträchtlichen Abweichungen
der Reaktionsrate von der nach Gl. (7.83) ermittelten führen.
Literatur: Schneider W. (1973); Beckurts u. Wirtz (1974); Bensch, F. u. Fleck C. M. (1968)
7.4.9.3 Sonstige Methoden (M. Matzke)
Zum indirekten Nachweis von Neutronen gibt es eine ganze Reihe von Verfahren, bei
denen Sekundärteilchen durch Kernreaktionen erzeugt und mit den in den vorausgegangenen
Kapiteln beschriebenen Methoden gemessen werden können.
Neben der Erzeugung von radioaktiver Strahlung durch Aktivierung (s. 7.4.9.2) und der
elastischen Streuung an leichten Kernen werden prompte Kernreaktionen benutzt, bei
denen Sekundärteilchen unmittelbar entstehen. Beispiele dafür sind die (n, a)-, (n,p)-
und (n, 0-Reaktionen und die prompte y- oder ß-Strahlung nach Neutroneneinfang.
Beim Nachweis der Neutronen dürfen die Sekundärteilchen nicht durch andere Prozesse
erzeugt werden oder bereits im Strahlungsfeld vorhanden sein. Dies schränkt die
Möglichkeit ein, die prompte y-Strahlung zum Nachweis zu benutzen, da y-Strahlung in
vielen Neutronenfeldern (Reaktoren) vorhanden ist. Wegen der Energie- und Winkelabhängigkeit
der Wirkungsquerschnitte ist eine Bestimmung der Fluenz nur in einfachen
Fällen (elastische n, p-Streuung, Xjv- oder Resonanz-Wirkungsquerschnitt (s. 7.6.6.))
oder nur bei Kenntnis der spektralen Verteilung der Neutronen möglich.
Kernspurdetektoren Diese werden überwiegend im Strahlenschutz als Personendosimeter
(s. 7.4.5, 7.8.7) und als Fluenzdetektoren benutzt, da eine Registrierung der
Sekundärteilchen über einen längeren Zeitraum erfolgen kann.
Bei den Kernspurfilmen werden durch Rückstoßprotonen in einer Emulsion erzeugte
Bahnspuren durch Entwicklung sichtbar gemacht und meist unter einem Mikroskop
ausgezählt. Neutronen mit Energien größer als etwa 0,6 MeV können nachgewiesen
werden. Das Maximum des Neutronen-Ansprechvermögens liegt bei handelsüblichen
Filmen bei etwa 20 MeV (etwa 10" Spuren pro Neutron) und fällt zu höheren Energien
ab (obere Grenze: ca. 60 MeV).
Nachteilig sind die Filmschwärzung durch niederenergetische y-Strahlen und manchmal
auch die Empfindlichkeit für thermische Neutronen über die Reaktion '''N(n,p)"'C
(Höfertu.a. (1985)).
Mit Kernspur-Ätzdetektoren (s. 7.8.7) werden die durch leichte Kerne in einem
dielektrischen Material erzeugten Spuren durch chemisches oder elektrochemisches
Ätzen sichtbar gemacht und anschließend gezählt. Die Neutronenreaktionen ((n,p).