Detectie René Heerlien, MSc

Excitatie en ionisatie elektron proton neutron 73Li excitatie ionisatie K L M

Detectie in de stralingshygiëne - ionisatiedetector (vaste stof of gas) - scintillatiedetector (vaste stof of vloeibaar) - fotografische emulsie

Detectie in de stralingshygiëne - γ-straling: grote soortelijke massa - α- en -straling: lage dichtheid

Ionisatiedetector gasgevulde detector ionisatiekamer proportionele telbuis Geiger-Müllerbuis lucht, aardgas, edelgas, ... 100 - 1500 V anodedraad kathodewand telgas

Gasversterking primaire elektronen worden versneld, botsen met atomen en veroorzaken secundaire ionen ionisatie-energie = 34 eV secundaire lading positief ion negatief elektron 1 primaire lading 2 kathodewand anodedraad ioniserende straling

Invloed anodespanning recombinatiegebied ionisatiekamergebied proportioneel gebied onvolledig proportioneel Geiger-Müllergebied gasontladingsgebied I II III IV V VI -deeltje -deeltje

Geiger-Müllerbuis eenvoudige constructie en goedkoop positieve ionen schermen veld van anode af en daardoor wordt gasversterking begrensd constante signaalgrootte > 10 V dode tijd  > 100 s ware teltempo Rw > gemeten teltempo R Rw = R / (1 – R·) secundaire elektronen uit kathodewand worden versneld en veroorzaken opnieuw een signaal, enzovoorts om dit te voorkomen wordt een (meeratomig) doofgas toegevoegd

Halfgeleiderdetector germanium (-straling) silicium (-straling, röntgenstraling) 500 - 3000 V ionisatie-energie  3,8 eV (Si)  2,9 eV (Ge) hoog rendement grote energieresolutie geen gasversterking koelen tot 80 K duur

04/04/2017 Ge-detector resolutie bij 661 keV is 0,4%

Scintillatiedetectoren Fotomultiplicatorbuis door wisselwerking van -foton met scintillator ontstaan lichtfotonen lichtfoton maakt foto-elektron vrij uit fotokathode foto-elektron botst op 10 - 14 elektrodes bij elke botsing ontstaan 2 - 3 secundaire elektronen in NaI is ongeveer 500 eV per foto-elektron nodig ioniserende straling licht fotokathode dynode fotomultiplicatorbuis elektronen anode contactpinnen scintillatiekristal

Vaste-stofscintillatoren Anorganische scintillator NaI, BaF2, ZnS; bevatten meestal een fluorescerende toevoeging, bijvoorbeeld NaI(Tl) Organische scintillator anthraceen, stilbeen, plastic; bevatten meestal een fluorescerende toevoeging

NaI-detector resolutie bij 5,9 keV is 43,5% 04/04/2017 NaI-detector resolutie bij 5,9 keV is 43,5% resolutie bij 662 keV is 7%

Thermoluminescentie CaF2, LiF, Li2B4O7 Thermoluminescentiedetector (TLD) bij wisselwerking komen elektronen in een metastabiele toestand tijdens verwarming van TLD gaat elektron naar de grondtoestand hierbij wordt infrarood licht uitgezonden

Vloeistofscintillatie Optimale energieoverdracht (hoog rendement voor α- en -stralers) Telvloeistof (cocktails)

-straling  scintillatie: ΔE + L  L* L*1 + L2  L1 + L*2 L* + S  L + S* S*  S + foton Foton  multiplier  electrisch signaal  telling Doving - Chemische doving (concurrerende moleculen) - Optische doving (kleurstof)

Fotografische emulsie Filmbadge als persoonsdosismeter volledig verdrongen door de TLD Autoradiogram analytisch hulpmiddel in de chemie en biochemie meer en meer verdrongen door halfgeleidertechnieken Röntgenfoto oudste detector, waarmee radioactiviteit en röntgenstraling zijn ontdekt

04/04/2017

Toepassingen Identificatie van de bron (spectrumanalyse) Kwantitatieve telling (activiteit) Bepaling stralingsniveau (dosistempometing) Registratie radioactieve besmetting (besmettingsmeting)

Identificatie van nuclide energie bepalen (spectroscopie) met een veelkanaalsanalysator insteekkaart voor computer Grootte v/d puls maat voor energie ADC- hoog getal, hoge energie  energiespectrum

Activiteitsbepaling Tel-efficiency Aard v/d detector Soort straling Afstand detector – bron Emissierendement

Dosistempometer Besmettingsmonitor aanwijzing in sievert per tijdseenheid volstrekt ongeschikt als besmettingsmonitor Lage efficiency voor γ-straling (~ 1%) Besmettingsmonitor aanwijzing in aantal telpulsen per tijdseenheid volstrekt ongeschikt als dosistempometer

-dosis gas gemeten met Geiger-Müllerbuis signaal zonder energie-ïnformatie -foton creëert foto- of Comptonelektron in de wand van de buis elektron dat het telgas bereikt geeft aanleiding tot een telpuls hoe groter de -energie, hoe groter het gebied waaruit elektron kan ontsnappen Ntelpuls  N  E  dosis gas

-besmetting -besmetting ZnS met zeer dun venster gasgevulde detector met zeer dun venster vloeistofscintillatieteller -besmetting gasgevulde detector met dun venster Si-detector met dun venster (geen Ge vanwege gevoeligheid voor -achtergrond)

-besmetting NaI-detector gasgevulde detector met groot oppervlak en lage achtergrond Ge-detector Si-detector met dun venster (voor röntgenstraling) vloeistofscintillatieteller (als E < 50 keV)

-spectroscopie foto-piek bij E ontsnappingspiek bij E - EX Compton-rug bij elektronvangst en interne conversie röntgenpiek bij paarvorming buiten de detector annihilatiepiek bij 511 keV lijnverbreding als gevolg van statistiek

calibratie van energie

calibratie van rendement