Detektoren

Das Prinzip der Halbleiterdetektoren beruht auf in Sperrrichtung betriebene Dioden mit einer großvolumigen Sperrschicht, die mit einem ladungsempfindlichen Vorverstärker ausgelesen werden.

Germanium-Detektoren (HPGe) haben die bestmögliche Energieauflösung, sind aber durch die Kühlung mit flüssigem Stickstoff eher aufwendig in Betrieb zu nehmen und doch recht teuer. Germanium-Detektoren sind typischerweise mit Empfindlichkeiten erhältlich, die zwischen mittelgroßen NaI-Detektoren und großen CdZnTe-Detektoren liegen.

Kadmium-Zink-Tellurid-Detektoren (CdZnTe- oder CZT-Detektoren) gehören auch zu den Halbleiterdetektoren, arbeiten aber bei Raumtemperatur. Die Auflösung der CZT-Detektoren liegt kennzeichnend unter den stickstoffgekühlten Germanium- Detektoren.

Typisch für CZT ist, dass nur relativ kleine Detektorgrößen verfügbar und dementsprechend die Empfindlichkeiten sehr gering sind. Dies kann aber durchaus ein Vorteil sein wenn hochradioaktive Gegenstände gemessen werden müssen bzw. eine hohe Ortsauflösung gefordert ist.

CZT-Detektoren gibt es in den Versionen planar und hemisphärisch. Planare Detektoren sind gut für Energien <100 keV, semisphärische Detektoren haben gut auswertbare Spektren hinauf bis 2 MeV.

Die Szintillationsdetektoren bestehen aus Salzkristallen in denen bei der Absorption von Gammaquanten Lichtblitze ausgelöst werden. Diese Lichtblitze werden mit einem Photoelektronenvervielfacher, manchmal auch mit einer empfindlichen Photodiode, ausgelesen. Szintillationsdetektoren haben generell eine geringere Energieauflösung als Halbleiterdetektoren.

Eine weitere Eigenschaft ist, dass die Energiekalibrierung relativ anfällig gegenüber Temperaturschwankungen ist. Sie lassen sich aber zu akzeptablen Preisen mit sehr hoher Empfindlichkeit herstellen. Am weitesten verbreitet sind Szintillationsdetektoren aus NaI (Natriumiodid). Sie weisen auch mit die beste Auflösung unter den Szintillatoren auf.

Eine neuere Entwicklung sind Detektoren aus LaCl3 (Lanthanchlorid) oder LaBr3 (Lanthanbromid), die eine bis zu einem Faktor 2 bessere Auflösung als NaI-Detektoren aufweisen und zudem noch temperaturstabiler sind.
Allerdings sind sie noch relativ teuer und weisen bedingt, durch das Element Lanthan, eine gewisse Eigenradioaktivität auf, so dass sie für Messungen bei minimalen Strahlenpegeln eher ungeeignet sind.

Weit verbreitet sind auch Detektoren aus CsI (Cäsiumiodid) und BGO (Bismutgermanat), die eine noch höhere volumenspezifische Empfindlichkeit als NaI besitzen. CsI-Detektoren werden auch oft mit Photodiode angeboten und sind dadurch angenehm kompakt.

Plastedetektoren gehören ebenfalls zu den Szintillationsdetektoren. Sie besitzen eine spektroskopisch kaum noch verwertbare Energieauflösung, sind dafür bei hoher Empfindlichkeit mit am preiswertesten.