Teilchendetektoren
Beispiele
Basiswissen
Nebel- oder Blasenkammer, Geigerzähler und weitere: ein Teilchendetektor ist ein Gerät zur Erkennung und gegebenfalls Zählung von frei beweglichen Molekülen, Atomen oder Elementarteilchen. Die Detektoren spielen eine wichtige Rolle in der Atom- und Kernphysik.
Nebelkammer
Historisch: im Einsatz von etwa 1920 bis 1950: mit der Nebelkammer konnte man im Wesentlichen nur ionisierende Teilchen nachweisen. Mehr unter Nebelkammer ↗
Blasenkammer
Abnehmend: seit 1952 im Einsatz, aber heute abnehmend: in der Blasenkammer erzeugen durchgehende Teilchen Blasen in einer Flüssigkeit. Photographien erlauben dann Rückschlüsse auf die Art der Teilchen. Mehr unter Blasenkammer ↗
Zählrohr
Als Handgerät: oft tragbar gebaut, wie etwa der Geier-Müller-Zähler sind auch Zählrohre auf ionisierende Strahlungen beschränkt. Sie machen die Zählrate oft über typische klickende Geräusche hörbar. Mehr unter Zählrohr ↗
Halbleiterdetektor
Stromimpulse: in Halbleiterdetektoren erzeugt ionisierende Strahlung ähnlich wie in Ionisationskammern freie elektrische Ladungen. Diese Impulse werden durch entsprechende Schaltkreise (zum Beispiel Transistoren) verstärkt, die direkt mit dem Detektor zusammengebaut sein können.
Szintillationsdetektor
Mit Licht: der Szintillationsdetektor ist ein Detektor, der die Eigenschaft verschiedener Materialien ausnutzt, die beim Durchtritt ionisierender Teilchen erzeugte Anregung in Licht umzuwandeln. Das erzeugte Licht ist eine Funktion der vom Teilchen abgegebenen Energie. Der entstehende Lichtblitz wird zum Beispiel mit einer Photozelle mit nachgeschaltetem Sekundärelektronenvervielfacher nachgewiesen.
Tscherenkow-Detektor
Ein Tscherenkow-Detektor ist ein Detektor, der den Tscherenkow-Effekt zur Detektion von Teilchen nutzt. Es gibt verschiedene Ausführungen, angefangen von der Messung, ob Licht ausgesendet wird (Schwellendetektor), bis zur Bestimmung von Richtung und Öffnungswinkel des Lichtkegels. Tscherenkow-Detektoren können sehr groß sein und eignen sich daher als Neutrinodetektoren. Siehe auch Tscherenkow-Strahlung ↗
Neutronendetektor
Neutronen sind elektrisch neutral. Sie können damit nicht über ihre ionisierende Wirkung nachgewiesen werden. Lies mehr unter Neutronendetektor ↗
Photonendetektor
- Der Physiker Richard Feynman (1918 bis 1988) spricht von einem Photo-Multiplier oder auch Photoelektronen-Vervielfacher: Trifft ein Photon auf eine Metallplatte A, so schlägt es dort ein Elektron heraus. Dieses dann freie Elektron wird von einer weiteren Platte B, die elektrisch positiv geladen ist, stark angezogen. Trifft es auf diese Platte schlägt es dort drei oder vier Elektronen heraus. Diese werden von einer weiteren positiv geladenen Platte C angezogen, wo dann noch mehr Elektronen herausgeschlagen werden. Dieser Vorgang wird etwa 10 bis 12 mal durchlaufen, sodaß am Ende einige Milliarden Elektronen herausgeschlagen sind, die als elektrischer Strom über einen Lautsprecher als Klickgeräusch hörbar gemacht werden können[1]. Siehe auch Photon ↗
Fußnoten
- [1] Richard Feynman: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie. Piper Verlag. 1. Auflage 1992. ISBN: 3-492-21562-9. Dort ist der Photo-Multiplier mit Skizze erklärt auf Seite 25.
