Proportionalzählrohr

Ein Proportionalzählrohr ist ein Detektor für ionisierende elektromagnetische Strahlung wie Röntgen- und Gammastrahlung.

Aufbau und Funktion sind im Prinzip identisch zum Geiger-Müller-Zählrohr, es handelt sich also um eine mit Gas gefüllte Kammer, in der die Strahlung (das Photon) durch Ionisation Ladungsträger erzeugt, die durch eine elektrische Spannung abgesaugt werden. Aus messtechnischen Gründen ist diese Saugspannung so hoch, dass die erzeugten Ladungsträger genügend Energie gewinnen, um ihrerseits weitere Atome zu ionisieren. Es kommt zu einer Ladungsträgerlawine und an den Elektroden kommt genügend Ladung an, um als Strompuls gemessen zu werden.

Der Unterschied zwischen Geiger-Müller-Zählrohr und Proportionalzählrohr besteht nun darin, dass ersteres in der Sättigung betrieben wird, d. h. die Saugspannung ist so groß, dass unabhängig von der Energie des anfänglichen Ereignisses der gemessene Strompuls immer die gleiche Höhe hat. Beim Proportionalzähler liegt eine etwas geringere Spannung an, deshalb hängt die Anzahl der erzeugten Ladungsträger und somit die Höhe des Strompulses von der Energie der Strahlung ab, sie ist proportional dazu.

Ein Geiger-Müller-Zählrohr kann also nur feststellen, dass ein Photon eingefallen ist, ein Proportionalzählrohr kann zusätzlich noch dessen Energie bestimmen.

Dieser Vorteil des Proportionalzählrohrs wird zu einem gewissen Nachteil, wenn relativ niederenergetische Photonen detektiert werden sollen, da aufgrund der Proportionalität die Höhe des Strompulses klein wird und schlechter zu messen ist. Für solche niederenergetischen Photonen sowie für Teilchenstrahlung (Alpha- und Betastrahlung) ist man also in den meisten Fällen auf das Geiger-Müller-Zählrohr angewiesen, oder man verwendet ein gänzlich anderes Detektorsystem, wie z. B. Halbleiterdetektor, Szintillationszähler oder Mikrokalorimeter. Bei bestimmter Bauweise ist ein Proportionalzählrohr in der Lage Alpha-, Beta-, und Gammastrahlung getrennt nachzuweisen.