Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

2. Grundlagen
2.4. Szintillation
Szintillation nennt man die Eigenschaft einiger Stoffe, bei Anregung oder Ionisation
Energie in Form von Licht (meist im sichtbaren oder UV-Bereich) wieder abzugeben.
Das Spektrum der emittierten Photonen liegt dabei bezüglich der Energie unterhalb
des Absorptionsspektrums, sodass das Material für die emittierten Photonen
transparent ist. Man unterscheidet hierbei zwischen organischen und anorganischen
Szintillatoren, da diese unterschiedliche Mechanismen der Szintillation besitzen.
2.4.1. Anorganische Szintillatoren
Anorganische Szintillatoren sind meistens transparente Kristalle, die mit speziellen
Fremdatomen als Aktivatoren dotiert sind. Es existieren allerdings auch intrinsische
Szintillatorkristalle, die ohne eine solche Dotierung auskommen.
Intrinsische Szintillatoren
Intrinsische Szintillatoren kommen ohne weitere Dotierung aus. Ein gemeinsames
Merkmal ist, dass das Emissionsspektrum deutlich gegen das Absorptionsspektrum
verschoben ist, sodass das Material für das emittierte Licht weitgehend transparent
ist. In der Regel haben intrinsische Szintillatoren eine geringere Effizienz als dotierte
Szintillatoren. Die Mechanismen der intrinsischen Szintillation sind dabei verschieden.
Ein Beispiel ist Wismut-Germanat, kurz BGO. Die Szintillation wird hier auf
angeregte Bi 3+ -Zustände zurückgeführt. Es weist darüber hinaus eine auffällig kurze
Strahlungslänge X 0 auf, die sich aus der hohen Massenzahl des Wismuts ergibt [20].
Tabelle 2.1 zeigt den Vergleich von BGO als intrinsischen Szintillator und CsI(Tl)
als dotierten Szintillator.
Tabelle 2.1.: Kennzahlen für Thallium-dotiertes Cäsiumiodid und Wismut-Germanat
nach [5, 33, 34]
Wert CsI(Tl) BGO
Dichte in g/cm 3 4,51 7,31
Photonenausbeute in γ/keV 54 8-10
Strahlungslänge X 0 in cm 1,86 1,10
Abklingzeit in ns 1200 300
hygroskopisch ja nein
Wellenlänge 2 λ in nm 540 480
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