Wie funktionieren Strahlungsdetektoren?

Ein Geigerzähler ist das, was die meisten Leute meinen, wenn sie an einen Strahlungsdetektor denken. Dieses Gerät verwendet als Sensor ein Geiger-Müller-Rohr. Dieses Rohr ist mit einem Inertgas gefüllt, das für einen kurzen Blitz leitfähig wird, wenn ein Teilchen oder Photon es durchdringt. Dieser Elektrizitätsblitz wird dann auf einem Messgerät durch hörbare Klicks oder beides gemessen. Eine große Strahlungsmenge, die durch die Röhre geht, erzeugt einen höheren Messwert und mehr Klickgeräusche, da im Inneren der Röhre mehr elektrischer Strom erzeugt wird. Das in der Röhre enthaltene Gas kann Argon, Helium oder Neon sein. Geigerzähler sind nützlich, um die ionisierenden Strahlen zu erkennen: Alpha-, Beta- und Gammastrahlen. Die meisten handgehaltenen Geigerzähler sind jedoch mit Alpha- und Betastrahlen am besten. Die Dichte des Gases innerhalb der Röhre reicht normalerweise für diese beiden Strahlen aus, jedoch nicht für hochenergetische Gammastrahlen.

Dies sind große Laborgeräte, mit denen eine Vielzahl von Partikeln nachgewiesen werden kann. Sie werden manchmal auch Strahlungsdetektoren genannt, weil Strahlung und geladene Teilchen oft synonym sind. Partikeldetektoren sind hochspezialisierte Geräte, und viele können nur eine oder wenige Strahlungsarten erkennen. Ein Beispiel ist die Lucas-Zelle, die Gasproben filtert und die radioaktiven Partikel zählt, um den radioaktiven Zerfall von Substanzen wie Uran oder Cäsium zu messen. Andere Detektoren funktionieren, indem sie Tanks mit einer bestimmten Substanz füllen, die ausgewählt wurde, weil sie auf eine bestimmte Art von Strahlung reagiert und sich in etwas anderes umwandelt. Durch die Messung der Veränderung der Zusammensetzung des Tankinhalts kann Strahlung erfasst und gemessen werden. Cerenkov-Strahlungsdetektoren suchen speziell nach jener Strahlung, die erzeugt wird, wenn sich Teilchen schneller als Licht bewegen, wenn beide ein bestimmtes Medium passieren. Das Medium ist normalerweise ein Gas oder eine Flüssigkeit, die das Licht erheblich verlangsamt, aber nicht einige hochenergetische Teilchen.

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Hermetische Detektoren sind so konzipiert, dass sie verschiedene Detektordesigns beinhalten, um alle möglichen Strahlungen zu messen. Sie sind normalerweise um das Wechselwirkungszentrum eines Teilchenbeschleunigers herum gebaut und werden "hermetisch" genannt, weil sie sollen ohne Messung möglichst wenig Strahlung entweichen lassen oder sogar bei even alle. Hermetische Detektordesigns bestehen aus drei Schichten. Die erste ist eine Tracker-Schicht. Dieser misst den Impuls geladener Teilchen, die sich in einem gekrümmten Bogen durch ein Magnetfeld bewegen. Die zweite ist die Schicht von Kalorimetern, die geladene Teilchen in dichte Substanzen zur Messung absorbieren. Das dritte ist ein Myonensystem. Dieser misst Myonen, die eine Art von Teilchen, die von den Kalorimetern nicht gestoppt werden und dennoch nachgewiesen werden können. Es ist wichtig zu verstehen, dass die meisten hermetischen Detektoren zwar dieses dreischichtige Konstruktionsprinzip teilen, die tatsächlich in jeder Schicht verwendeten Instrumente jedoch stark variieren können. Dies sind große, komplexe, speziell angefertigte und maßgeschneiderte Geräte, und keine zwei sind genau gleich.

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