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Strahlungsdetektor


Dieser Artikel behandelt Detektoren für elektromagnetische Strahlung. Nachweisgeräte für Teilchenstrahlung werden im Artikel Teilchendetektor behandelt.

Ein Strahlungsdetektor ist ein Bauteil zur Messung elektromagnetischer Strahlung. Je nach Bauweise des Detektors kann Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge nachgewiesen werden. Viele Strahlungsdetektoren können zugleich als Teilchendetektoren dienen. Falls die auftreffenden Photonen als getrennte Einzelereignisse registriert werden, heißt ihre Anzahl pro Zeiteinheit Zählrate.

Funktionsweise

Die Funktionsweise eines Strahlungsdetektors beruht auf elektromagnetischen Wechselwirkungen der Photonen, also der Feldquanten des elektromagnetischen Feldes, mit den Elektronen oder Atomkernen des Detektormaterials (häufig Edelgase oder Halbleiter).

Je nach Detektorart macht man sich verschiedene Wechselwirkungsmechanismen zunutze.

Am häufigsten ist die Wechselwirkung mit den Elektronen (der Photoeffekt). Ist die Energie des Photons gleich groß oder größer als die Bindungsenergie des Elektrons, so kann das Elektron durch das Photon aus dem Atomverbund gelöst werden. Dieses Elektron lässt man durch Anlegen eines elektrischen Feldes zur Anode driften, und dort lässt es sich durch die Messung des elektrischen Stroms oder der elektrischen Ladung nachweisen. Das Licht im sichtbaren und nahen Infrarotbereich kann die relativ schwach gebundenen Valenzelektronen herausschlagen, die deutlich höherenergetische Röntgen- und Gammastrahlung wechselwirkt überwiegend mit den stärker gebundenen inneren Elektronen.

Die Energie des Elektrons ist gleich der Differenz der Energie des einfallenden Photons und der Bindungsenergie des Elektrons. Ist die Energie des Elektrons hoch genug, so kann es weitere Atome ionisieren, so dass zahlreiche Elektronen frei werden und nachgewiesen werden können. Bei Röntgenstrahlung ist die Anzahl der generierten Elektronen proportional zur Energie des einfallenden Photons.

Beispiele

Siehe auch


Kategorien: Kernphysik | Sensor | Spektroskopie | Teilchenphysik

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