Szintillationsdetektor 905

Gammastrahlen

Ein Gammastrahl, der auf einen Szintillator trifft, erzeugt einen Lichtimpuls, der von einer Photomultiplier-Röhre (PMT) in einen elektrischen Impuls umgewandelt wird. Die PMT besteht aus einer Photokathode, einer Fokussierungselektrode und 10 oder mehr Dynoden, die die Anzahl der an jeder Dynode auftreffenden Elektronen multiplizieren. Eine Kette von Widerständen, die sich in der Regel in einer steckbaren Röhrenbasisbaugruppe befinden, dient der Vorspannung der Anode und der Dynoden. Es sind komplette Baugruppen einschließlich Szintillator und PMT erhältlich. Die Eigenschaften eines Szintillationsmaterials, die für einen guten Detektor erforderlich sind, sind Transparenz, Verfügbarkeit in großen Größen und eine große Lichtleistung proportional zur Gammastrahlenenergie. Nur wenige Materialien haben gute Eigenschaften für Detektoren. Thallium-aktiviertes Natriumjodid [NaI(Tl) und Cäsiumjodid [CsI(Tl) Kristalle werden häufig verwendet, ebenso wie eine Vielzahl von Kunststoffen. CsI(Tl) und Kunststoffe haben eine viel schnellere Lichtabklingzeit als NaI(Tl) und werden in erster Linie für Zeitmessungsanwendungen eingesetzt. Der hohe Z-Gehalt an Jod in NaI(Tl)-Kristallen führt zu einer hohen Effizienz beim Nachweis von Gammastrahlen. Die Auflösung eines Kristalls mit einem Durchmesser von 3 Zoll und einer Länge von 3 Zoll beträgt typischerweise etwa 7 % für 137Cs und ist bei größeren Abmessungen etwas schlechter. Die Lichtabklingzeitkonstante für einen NaI(Tl)-Kristall beträgt etwa 0,23 µs. Typische ladungsempfindliche Vorverstärker setzen dies in einen Ausgangsspannungsimpuls mit einer Anstiegszeit von etwa 0,5 µs um.