Zur Titelseite des Programms Zur Gesamtübersicht aller Seiten Zum Lexikon (Buchstabe A) zum Ende der Seite Zurück in der Reihenfolge der aufgerufenen Seiten zur nächsten Seite dieses Kapitels
Teilchendetektoren - Ionisationskammer

Ionisationsdetektoren dienen zur Messung der Energie, die ein Teilchen beim Durchqueren eines Mediums durch Ionisation verliert. 
Ionisationskammern bestehen aus einer mit Gas gefüllten Kammer und zwei Kondensatorplatten. An den Platten liegt eine elektrische Spannung an (siehe rechte Abbildung). 
Schemaskizze einer Ionisationskammer

Tritt ein ionisierendes Teilchen in das Medium ein, erzeugt es auf seiner Flugbahn Elektronen-Ionen-Paare (siehe rechte Abbildung). Ein Teilchen erzeugt Ionen-Elektronen-Paare auf seiner Flugbahn

Durch die anliegende Spannung werden die Ladungsträger getrennt und driften sofort entlang der elektrischen Feldlinien.

Die Bewegung der Ladungsträger wird als Stromstoß registriert (siehe rechte Abbildung).

Ionen und Elektronen werden durch das elektrische Feld getrennt

Graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen angelegter Spannung und gemessener Pulsmenge Durch Variation der angelegten Spannung erhält man unterschiedlich wirkende Detektoren (siehe rechte Graphik und die folgenden Erklärungen dazu):
  1. Rekombinationsbereich
    Die Elektronen und Ionen können kurz nach ihrer Erzeugung rekombinieren und nur ein kleiner Teil von ihnen erzeugt ein Signal. Dieser Bereich wird in keinem Detektor verwendet.
  2. Ionisationsbereich
    Alle erzeugten Elektronen und Ionen tragen zum Signal bei. So entspricht das Signal der tatsächlichen Anzahl von Ionisationen. Dieser Bereich wird in der Ionisationskammer verwendet.
  3. Proportionalbereich
    Die erzeugten Elektronen werden so stark beschleunigt, dass sie ihrerseits zusätzliche Atome ionisieren können. Das Ausgangssignal ist größer, aber immer noch proportional zur Anzahl der Ionisationen. Dieser Bereich wird in der Proportionalitätskammer bzw. Proportionalitätsröhre verwendet.
  4. Geiger-Bereich
    In diesem Bereich führt eine Ionisation zu Elektronen- und Ionenlawinen. Es entsteht ein sehr starkes Signal, das nicht mehr proportional zur Anzahl der Ionisationen ist. Dieser Bereich wird im Geiger-Müller-Zähler (H. Geiger, 1921) verwendet, der zur Detektierung von Ereignissen geeignet ist.
  5. Entladungsbereich
    Bei genügend großer Spannung kommt es schließich zum Spannungsdurchbruch, der eine kontinuierliche Entladung des Mediums zur Folge hat. Damit ist die Kammer für Ionisation durch einfliegende Teilchen nicht mehr empfindlich.

Animation startet bei Klick in dieses Bild AUTOMATISCH Ionisationskammern werden meist als Geiger-Müller-Zähler verwendet, um Strahlung zu detektieren. In Großdetektoren werden häufig Drahtkammern Mehr Informationen über die Drahtkammer verwendet, deren Funktionsweise beruht auf dem Prinzip der Ionisationskammern. Manchmal verwendet man auch Proportionalitätsröhren, die als Matrix angeordnet werden, um eine zusätzliche Ortsauflösung zu erhalten. Mausklick in
linke Abbildung
öffnet neues
Fenster mit
Videoanimation

zum Anfang der Seite Zurück in der Reihenfolge der aufgerufenen Seiten zur nächsten Seite dieses Kapitels