2.4 Festkörperdetektoren

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(s. Abschnitt 2.4.4). Wegen der schwer zu quantifizierenden Festkörpereigenschaften und der in der
Regel im Einzelfall nicht exakt bekannten Größe des intrinsischen Meßvolumens können Halblei-
terdetektoren nicht als Absolutdosimeter verwenden werden. Für Dosis- und Dosisleistungsmes-
sungen werden deshalb Halbleiterdetektoren nur in speziellen Einzelfällen eingesetzt. Andererseits
sind sie wegen ihrer herausragenden Energieauflösung, der hohen Ionisationsdichte und dadurch
erreichten guten Ortsauflösung in der Photonen- und Teilchenspektrometrie allen anderen Detektor-
typen weit überlegen.
2.4.3 Leitfähigkeitsdetektoren
Bei der Bestrahlung isolierender Festkörper mit ionisierenden Strahlungen entstehen durch Ionisa-
tion freie Elektronen im Leitungsband. Der Festkörper wird dadurch leitend. Die Theorie zeigt, daß
die Leitfähigkeit reiner Isolatoren und damit die erreichbaren Ionisationsströme etwa mit der Wur-
zel aus der Strahlungsintensität zunehmen (J. F. Fowler in [Attix/Roesch/Tochilin]). Hochreine Iso-
latorkristalle könnten deshalb tatsächlich als - allerdings nichtlineare - Festkörperionisationskam-
mern verwendet werden. Die Leitfähigkeit von Isolatoren bleibt jedoch nur solange erhalten, wie
frei bewegliche Ladungsträger im Kristall zur Verfügung stehen. Um eine ausreichende Ladungs-
ausbeute, d. h. meßtechnisch verwertbare Ionisationsströme, zu erzeugen, muß die Lebensdauer der
Leitungsband-Elektronen deutlich größer sein als deren Transferzeit durch den Kristall. In realen
Isolatoren befinden sich zwischen den Elektronenbändern zahlreiche Traps, die freie Leitungsband-
elektronen einfangen können. Diese Rekombinationsprozesse konkurrieren mit dem Abtransport
der Elektronen durch eine externe Spannungsquelle. Je höher die möglichen Rekombinationsraten
sind, um so kleiner wird auch die Lebensdauer der freien Elektronen und umso geringer wird des-
halb die externe Ionisationstromausbeute bei der Strahlungsexposition von Isolatoren.
Die Traps in realen Kristallen sind ortsfest im Kristall fixiert; energetisch befinden sie sich zwi-
schen Valenz- und Leitungsband. Bei einem nichtbestrahlten Kristall sind die Traps leer, sie enthal-
ten also keine Elektronen. Wird ein solcher "leerer" Kristall mit ionisierender Strahlung bestrahlt,
so füllen die meisten Leitungsband-Elektronen zunächst bevorzugt die Traps auf. Die Elektronen
stehen nicht für einen externen Ladungsnachweis zur Verfügung. Nach einer ausreichenden Vorbe-
strahlungszeit sind nahezu alle Traps mit Elektronen besetzt ("gefüllt"). Weitere durch Bestrahlung
erzeugte Elektronen haben dann kaum eine Rekombinationsmöglichkeit und verbleiben daher län-
ger im Leitungsband. Sie haben deshalb eine für die elektrische Leitung ausreichende Lebensdauer.
Da sie frei beweglich sind, können sie durch eine externe Spannungsquelle abgesaugt werden.