Szintillationszähler
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Mit dem Begriff Szintillationszähler bezeichnet man ein auf der Szintillation basierendes Messgerät zur Bestimmung der Strahlungsintensität von γ-Strahlung.
Im Kopf des Messgerätes befindet sich ein nach den Seiten gegen Licht geschützter Szintillator, in dem beim Eintreffen eines γ-Quants ein Lichtblitz ausgelöst wird. Dieser sehr schwache Lichtblitz löst in einer dahinterliegenden Fotokathode Elektronen aus (Fotoeffekt). Diese Elektronen werden durch mehrere Dynoden im Fotomultiplier lawinenartig verstärkt. An der Anode kann dann ein gut messbarer Stromimpuls abgenommen werden. Trifft ein Elektron (β-Strahlung) auf den Szintillator, so kann dieses durch verschiedene Prozesse in Lichtquanten umgewandelt werden (Bremsstrahlung usw.), die ebenfalls detektiert werden können. Bei besonders kompakten Szintillationszählern kann anstelle des Fotomultipliers auch eine empfindliche Fotodiode eingesetzt werden.
Für das transparente Szintillationsmaterial kommen sowohl anorganische Salze als auch organische Kunststoffe in Frage. Anorganische Substanzen haben dabei den Vorteil, dass man mit ihnen eine höhere Dichte erzielen kann, was die Absorptionsfähigkeit von Gammastrahlung und damit die Empfindlichkeit des Zählers verbessert. Ein häufig eingesetzter Stoff ist Natriumiodid (NaI), welches für diesen Zweck mit geringen Mengen Thallium (Tl, ca. 0,1 %) dotiert wird. Andere Materialien sind zum Beispiel Lanthanchlorid (LaCl3) oder Cäsiumiodid (CsI), sowie das auch für höherenergetische Gammastrahlung empfindliche Wismutgermanat (BiGeO), Lutetiumyttriumorthosilikat (LuYSiO) oder Lutetiumoxyorthosilikat (LuSiO).
Mit diesem Messgerät lassen sich β- und γ-Spektren aufnehmen, was mit einem Geiger-Müller-Zählrohr nicht möglich ist. Das Geiger-Müller-Zählrohr gibt (im Gegensatz zum Szintillationszähler) keine Information über die deponierte Energie aus, sondern kann eintreffende Teilchen nur zählen. Eine Energieauflösung ist auch mit einem Proportionalzählrohr möglich. Seine Auflösung im niedrigen Energiebereich ist aber nur gering. Die erzielbare Energieauflösung von Szintillationszählern ist jedoch bei weitem nicht so gut wie die von Halbleiterdetektoren aus CdZnTe (Cadmiumzinktellurid) oder stickstoffgekühlten Germaniumdetektoren.
[Bearbeiten] Flüssigszintillationszähler
Die Liquid Szintillation Counter (LSC) genannten Flüssigszintillatoren bestehen aus einer organischen Lösung mit meist mehreren organischen Szintillatoren. Die Aufgabe des primären Szintillators ist das Umwandeln der absorbierten Energie in Licht (meist im UV-Bereich), ein sekundärer Szintillator fungiert hingegen als Wellenschieber (wave shifter), er absobiert also das im UV-Bereich liegende Licht und reemittiert dieses im sichtbaren Bereich.
Die zu messende Substanz kann direkt in die Lösung der LSCs gegeben werden, somit werden Verluste minimiert (z. B. bei der Messung von weichen Beta-Strahlern wie 3H oder 14C oder 99Tc). Nachteilig ist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen (chemischer Quench).
Je nach Zusammensetzung des LSCs eignet sich dieser zur Messung von Alpha-, Beta-, Gamma- oder Neutronenstrahlung.
[Bearbeiten] Praktischer Einsatz
Szintillationszähler finden in verschiedenen Bereichen seit langem praktischen Einsatz. So werden z. B. in der Nuklearmedizin beim Verfahren der Positronen-Emissions-Tomographie Szintillationszāhler als sogenannte γ-Detektoren ringförmig angeordnet um drei-dimensionale Schnittbilder von lebenden Organismen zu erzeugen. Ein weiteres Hauptanwendungsgebiete von Szintillatoren ist der Nachweis von Gammaquanten in Kalorimetern*. Sie werden aber auch häufig zur Triggerung anderer Detektoren, die detailliertere Informationen liefern, eingesetzt.
