Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

7.4.2 Nachweis mittels Ionisation in Gasen 423
Meßelektroden oft nach dünner Isolation mit einer Schutzelektrode auf dem gleichen
Potential, die Meßleitungen im Kabel mit einer entsprechenden Schutzhülle umgeben.
Genaue Stromessungen werden durch Ent- oder Aufladung eines Kondensators oder
durch Messung des Spannungsabfalls an einem hohen Widerstand ausgeführt. Präzisionsmessungen
von lonisationsströmen mit rückgekoppelten Elektrometerverstärkern
beschreibt Loevinger (1966); ein Strommeßsystem nach der Auflademethode für
Ströme bis herab zu 10 A wurde von Böhm (1976) entwickelt.
7,4.2.2 Nichterreichen der Sättigung
Auf dem Weg zu den Elektroden stoßen die Ionen mehrmals mit anderen Ladungsträgern
zusammen, wobei es zu Rekombinationen kommen kann. Erhöht man die angelegte
Kammerspannung U und damit die Feldstärke, so nimmt die Wahrscheinlichkeit zur
Rekombination ab. Die Strom-Spannungscharakteristik einer Ionisationskammer zeigt
bei kleinen Spannungen einen linearen Anstieg des Stroms (Ohmscher Bereich), der
später schwächer wird und sich schließlich, wenn die Rekombinationsverluste vernachlässigbar
werden, einem Grenzwert, dem Sättigungsstrom nähert (Fig. 7.36). Die
Sättigungsspannung U^ hängt von der lonendosisleistung ab.
Fig. 7.36
Der lonisationsstrom I in Abhängigkeit von der
Kammerspannung U erreicht seinen Sättigungswert
h bei der Sättigungsspannung f,. f/, steigt mit der
Dosisleistung etwas an, s. Kurven (1) und (2)
Der gemessene lonisationsstrom / ist mit einem Korrektionsfaktor k zu multiplizieren,
um den Wert bei Sättigung zu erhalten. Vielfach wird auch mit dem als Sättigungsgrad/
(collection efficiency) bezeichneten Kehrwert/= 1/fc gerechnet. Dabei ist/das Verhältnis
der gesammelten Ladung zur erzeugten Ladung.
Physikalische Ursachen Drei physikalische Ursachen tragen dazu bei, daß vollständige Sättigung
nicht erreicht wird (ausführliche Darstellung s. Boag (1987)):
- Häufigste Ursache ist die Volumenrekombination der durch Diffusion im lonisationsvolutnen
homogen verteilten Ladungsträger. Der Sättigungsverlust ist für kontinuierliche Strahlung
proportional zur gemessenen lonendosisleistung/und zum Quadrat des Kehrwertes der Feldstärke
Bei gepulster Strahlung ist die Volumenrekombination proportional zu der je Puls erzeugten
Dosis und umgekehrt proportional zur Feldstärke. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Pulsdauer sehr
viel kürzer als die Laufzeit der Ladungsträger im lonisationsvolumen und die Zeitabstände
zwischen den Pulsen größer als die Laufzeit sind.
- AlsAnfangsrekombination wird die Rekombination der getrennten Ladungsträger längs der
Bahn eines geladenen Teilchens bezeichnet, wobei die Ladungsträger in Anhäufungen („cluster")
auftreten. Die Anfangsrekombination hängt von der Dichte der Ionisierung längs der Bahn der
Teilchen, d. h. von LET (s. 7.1.3.3) ab; sie hängt daher - im Gegensatz zur Volumenrekombination
- nicht von der Dosisleistung ab. In Kammern mit parallelen Elektroden ist die Anfangs-