Ionendetektor

Ein Teilchendetektor ist ein Messgerät zum Nachweisen bewegter Moleküle, Atome oder Elementarteilchen. Da mit Teilchendetektoren Teilchen mit äußerst gegensätzlichen Eigenschaften nachgewiesen werden, gibt es auch eine große Anzahl verschiedener Teilchen- und Strahlungsdetektoren für verschiedene Teilchen beziehungsweise Photonen und mit verschiedenen Wirkungsprinzipien.

Nachweis über elektromagnetische Wechselwirkung mit Materie

Gasgefüllte Ionisationsdetektoren

Modernes Dosisleistungsmessgerät. Im Inneren befindet sich ein Geiger-Müller-Zählrohr.

• Ionisationskammer: Hier wird der integrierte Strom gemessen, der durch ionisierende Strahlung erzeugt wird, ohne einzelne Teilchen nachweisen zu können.
  • Dosimeter: Eine kleine Ionisationskammer zum Feststellen der Strahlungsenergie pro Kilogramm Körpergewicht, der eine Person in einem Kontrollbereich ausgesetzt war.
• Proportionalzählrohr
• Vieldraht-Proportionalkammer (kurz: Drahtkammer)
• Straw-Detektor
• Geiger-Müller-Zählrohr: Zählt einzelne ionisierende Teilchen unabhängig von ihrer Art und Energie. Je nach Aufbau (Eintrittsfenster) und Füllgas für verschiedene Teilchen geeignet
• Funkenzähler (Streamer-Kammer)
• Resistive Plate Detektor (RPD)
• Mikrostrukturierte Gasdetektoren (engl. micro-pattern gas detector, MPGD) erreichen durch Verkleinerung der Auslese-Strukturen bessere Ortsauflösungen als "konventionelle" Gasdetektoren und stellen deshalb ein aktives Forschungsgebiet dar. Darunter fallen:
  • Gas Electron Multiplier (GEM)
  • MicroMegas (MicroMEsh GAseous Structure)

Halbleiterdetektoren

Halbleiterdetektoren erzeugen elektrische Signale, wenn geladene Teilchen mit ihnen wechselwirken. Diese Signale können durch entsprechende Schaltkreise (z.B. Transistoren) direkt im Halbleiterdetektor verstärkt werden.

Szintillationsdetektoren

Der Szintillationsdetektor ist ein Detektor, der die Eigenschaft verschiedener Materialien ausnutzt, die beim Durchtritt ionisierender Teilchen erzeugte Anregung in Licht umzuwandeln. Das erzeugte Licht ist eine Funktion der vom Teilchen abgegebenen Energie. Der entstehende Lichtblitz wird z.B. mit einer Photozelle mit nachgeschaltetem Sekundärelektronenvervielfacher nachgewiesen.

Spurdetektoren

Spuren in einer Nebelkammer

• Blasenkammern, die direkt Teilchenspuren mit Dampfbläschen, die durch Ionisationsverlust der Teilchen entstehen, sichtbar machen können.
• Diffusionskammer
• Drahtkammer
• Hodoskop
• Funkenkammer
• Nebelkammer

Čerenkov-Detektoren

Ein Čerenkovdetektor ist ein Detektor, der den Effekt der so genannten Čerenkov-Strahlung ausnutzt. Es gibt verschiedene Ausführungen, angefangen von der Messung, ob Licht ausgesendet wird (Schwellendetektor), bis zur Bestimmung von Richtung und Öffnungswinkel des Lichtkegels (z.B. RICH und DIRC).

Čerenkovdetektoren können sehr groß sein und eignen sich daher als Neutrinodetektoren.

Weitere Verfahren

• Übergangsstrahlungsdetektor (engl. Transition Radiation Detector, kurz TRD): Diese Detektoren bestehen üblicherweise aus einem Folienstapel senkrecht zur Richtung des Teilchendurchgangs. Durch den Nachweis von Übergangsstrahlung ist es möglich, die durchlaufenden Teilchen zu identifizieren.
• Teilchendetektoren, die langsame Elektronen oder Ionen nachweisen: Die Teilchen lösen ein oder mehrere Elektronen in einer geeigneten Oberfläche aus, diese werden in einen Sekundärelektronenvervielfacher (beispielsweise Channeltron) vervielfacht und nachgewiesen
• Massenspektrometer
• Elektromagnetisches Kalorimeter

Nachweis von nicht elektromagnetisch wechselwirkenden Teilchen

• Neutronendetektor:
  • Schnelle Neutronen werden über elastisch angestoßene geladene Teilchen (meist Protonen) nachgewiesen.
  • Langsame und thermische Neutronen werden durch geeignete Kernreaktionen (z.B. mit ¹⁰Bor) und Nachweis der dabei entstehenden geladenen Teilchen nachgewiesen.
  • Diffraktionsspektrometrie mittels Neutronenstreuung
• Neutrinodetektor
• Hadronisches Kalorimeter
• Phasenübergangsthermometer

Siehe auch

• Strahlungsdetektor

Weblinks

• Nachweisgeräte für Radioaktivität bei www.roro-seiten.de