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). |
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| Tritt ein ionisierendes Teilchen in das Medium ein, erzeugt es auf seiner Flugbahn Elektronen-Ionen-Paare (siehe rechte Abbildung). |
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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).
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 Durch Variation der angelegten Spannung erhält man unterschiedlich wirkende Detektoren (siehe rechte Graphik und die folgenden Erklärungen dazu):
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
 Ionisationskammern werden meist als Geiger-Müller-Zähler verwendet, um Strahlung zu detektieren. In Großdetektoren werden häufig Drahtkammern  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. |
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