Wie funktioniert ein Gammaspektrometer?

 

Bei der Bestimmung der Gesamtaktivität kann man nicht angeben, welche Radionuklide die Strahlung verursacht haben. Da die einzelnen Radionuklide aber für den Menschen unterschiedlich gefährlich sind, muß man sie aus Gründen des Strahlenschutzes einzeln bestimmen. Fast alle Radionuklide senden Gammaquanten einer charakteristischen Energie aus (siehe Tabelle). Durch Bestimmung der Gammaenergien lassen sich die Radionuklide identifizieren. Dafür verwendet man heute bevorzugt Halbleiterdetektoren. Der Halbleiterdetektor besteht im Prinzip aus einer Halbleiterdiode, die in Sperrichtung betrieben wird. Dringt ein Gammaquant in die Sperrschicht ein, wird in ihr ein Elektron-Loch-Paar erzeugt. Die Ladungstrennung führt zum Aufbau einer elektrischen Spannung. Im Idealfall wird das Gammaquant dabei "aufgezehrt" (siehe Photoeffekt) und die gesamte Energie auf das Elektron übertragen. Die Amplitude des Spannungsimpulses ist dann der übertragenen Energie proportional. Die nachgeschaltete Elektronik braucht also nur die Spannungsimpulse nach ihrer Amplitude zu sortieren und zu zählen. Über einen Bildschirm oder einen Drucker erhält man dann eine Darstellung, wie sie ganz unten zu sehen ist. Auf der X-Achse sind die Gammaenergien in Form schmaler Kanäle angegeben, auf der Y-Achse die Anzahl der Impulse, die von Gammaquanten bestimmter Energie erzeugt worden sind.

Erdprobe mit, wenn auch geringer, Cäsium 137 Belastung
Hier eine Erdprobe aus Bayern, südlich von Augsburg, aus 5cm Tiefe.