imported>Invisigoth67: form

2025-12-21T13:19:43Z

form

Neue Seite

[[Datei:Kristall-CsI(Tl) mit Skala.jpg|miniatur|Ein [[Caesiumiodid|CsI(Tl)]]-Einkristall zur Verwendung in einem Szintillationszähler für Gammastrahlung]]
Ein '''Szintillator''' ist ein Körper, dessen [[Molekül]]e beim Durchgang von energiereichen [[Photon]]en oder geladenen [[Teilchen (Physik)|Teilchen]] durch Stoßprozesse [[Angeregter Zustand|angeregt]] werden und die Anregungsenergie in Form von [[Licht]] (meist im [[Ultraviolettstrahlung|Ultraviolett]]- oder sichtbaren Bereich) wieder abgeben. Diesen Vorgang bezeichnet man als '''Szintillation''' (von lateinisch ''scintillare'': ‚funkeln‘, ‚flackern‘).

== Einleitung ==
Der Effekt wird vor allem in [[Szintillationszähler]]n zur Messung der Energie und Intensität [[Ionisierende Strahlung|ionisierender Strahlung]] genutzt. Die im Szintillator deponierte Energie jedes einzelnen Stoßvorgangs ergibt sich durch Messung der Lichtmenge (z. B. mit einem [[Photomultiplier]] oder einer [[Photodiode]]), die Intensität (der [[Fluss (Physik)|Fluss]] der Teilchen oder Quanten) aus der Anzahl der Szintillationen pro Zeitspanne.

Indirekt können auch freie [[Neutron]]en nachgewiesen werden, nämlich über die geladenen Teilchen, die sich nach Streuprozessen wegen des Rückstoßes durch den Szintillator bewegen oder die bei [[Kernreaktion]]en des Neutrons im Szintillatormaterial freigesetzt werden (siehe [[Neutronendetektor]]).

Das Wort Szintillator kann das betreffende Material oder auch das fertige Geräteteil bezeichnen.

Es gibt [[organische Verbindung|organische]] und [[Anorganische Verbindung|anorganische]] Szintillatoren. Sie haben unterschiedliche Mechanismen der Szintillation.

== Anorganische Szintillatoren ==
Anorganische Szintillatoren sind Kristalle, die mit Aktivator-Zentren [[Dotierung|dotiert]] sind. Ionisierende Strahlung erzeugt in diesem Festkörper freie [[Elektron]]en, freie [[Halbleiter|Löcher]] oder Elektron-Loch-Paare ([[Exziton]]en). Im Kristallgitter wandern solche Anregungszustände, bis sie auf ein Aktivatorzentrum treffen.
Das Aktivatorzentrum ist nun angeregt und fällt unter Emission von sichtbarem Licht ([[Photon]]en) wieder in den Grundzustand.
Der [[Ionisationsverlust]] der Teilchen bestimmt, wie viele Photonen im Kristall erzeugt werden.

Damit der Szintillator für sein eigenes Licht genügend durchlässig ist, muss er im Allgemeinen ein [[Einkristall]] sein.

Beispiele: [[Bismutgermanat]], [[Bleiwolframat]], [[Lutetiumoxyorthosilicat]], [[Natriumiodid]], [[Zinksulfid]], [[Caesiumiodid]]

== Organische Szintillatoren ==
Organische Szintillatoren können [[Kristall]]e, [[Flüssigkeit]]en oder [[Polymer|polymere]] [[Festkörper]] sein. Der Mechanismus der Szintillation beruht auf der Anregung von Molekülzuständen in einem primären Fluoreszenzstoff, die beim Zerfall [[UV-Strahlung]] emittieren.
Ein zweites fluoreszierendes Material, z. B. der „[[Wellenlängenschieber]]“ [[POPOP]], muss dem Szintillator hinzugefügt werden, da UV-Strahlung in den meisten durchsichtigen Materialien eine nur sehr geringe Reichweite besitzt.
Neuerdings wurde [[Polyethylennaphthalat]] als primärer Fluoreszenzstoff guter Ausbeute im sichtbaren Wellenlängenbereich entdeckt, was eine deutliche Preissenkung organischer Szintillatoren erwarten lässt.

Bei Flüssigkeiten als Szintillatoren ist zu unterscheiden zwischen
*[[Szintillationszähler#Flüssigszintillationszähler|Flüssigszintillationszähler]]n, bei denen die zu messende Substanz (ein Betastrahler geringer Energie) sich zusammen mit dem Szintillator in einer Lösung befindet, und
*Flüssigszintillatoren zur Messung schneller Neutronen. Ein solcher Szintillator wird, eingeschlossen in einem abgeschmolzenen Glasgefäß oder Metallgefäß mit Glasfenster, wie ein fester Szintillator verwendet. Diese Szintillatoren bieten den Vorteil, dass die von Gammastrahlung herrührenden Impulse von den Neutronenimpulsen mit elektronischen Mitteln (Impulsformdiskriminierung) unterschieden werden können.

== Einsatz ==
Szintillatoren werden in der Grundlagenforschung, aber auch auf Gebieten wie [[Strahlenschutz]] und [[Strahlenmedizin]] vielfältig eingesetzt. In der [[Teilchenphysik]] werden sie beispielsweise – gemeinsam mit anderen Materialien wie [[Wellenlängenschieber]]n – in [[Kalorimeter (Teilchenphysik)|Kalorimetern]] gebraucht<ref> A. Dannemann: ''Untersuchungen zur Strahlungsresistenz polymerer Materialien für den Einsatz in Experimenten der Hochenergiephysik'', Dissertation, Fachbereich Physik der [[Universität Hamburg]], 1996, [http://inspirehep.net/record/417698/files/f35d-96-06.pdf Interner Bericht: DESY F35D-96-06] (PDF; 5,8 MB), abgerufen am 8. Juni 2013.</ref>. Mit den immer höheren Energien und Intensitäten der Teilchenstrahlen steigen dabei auch die Anforderungen an [[Qualität]], [[Komplexität]] und [[Strahlenresistenz]] der Szintillatormaterialien.<ref>W. Busjan: ''Strahlungsresistenz szintillierender Kunststoffasern in der Hochenergiephysik: Entstehung und Zerfall kurzlebiger Absorptionszentren''. Dissertation, Fachbereich Physik der [[Universität Hamburg]], 1997.</ref><ref>B. Casey, K. DeVaughan, Y. Enari, R. Partridge, S. Yacoob, ''Radiation Damage to Scintillator in the DØ Luminosity Monitor'', [http://lss.fnal.gov/archive/2006/conf/fermilab-conf-06-469-e.pdf Interner Bericht FERMILAB-CONF-06-469-E], (PDF; 0,9 MB), abgerufen am 26. Juni 2013.</ref> Organische Flüssigszintillatoren werden in der Neutrinophysik eingesetzt und bieten hier neben der Kalorimetrie auch die Möglichkeit zur Teilchenidentifikation<ref>S. Schoppmann, ''Review of Novel Approaches to Organic Liquid Scintillators in Neutrino Physics'', Symmetry 15 (2023) 11, [[DOI:10.3390/sym15010011]]</ref>. Hier kommen auch insbesondere metallbeladene Szintillatoren zum Einsatz.<ref> C. Buck, M. Yeh, ''Metal-loaded organic scintillators for neutrino physics'', J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 093001, [[DOI:10.1088/0954-3899/43/9/093001]] </ref> Manche Detektorkonstruktionen erfordern besondere Anstrengungen bei der Kalibrierung, da beispielsweise LaBr-Szintillatoren ein nicht-lineares Ansprechverhalten aufweisen.<ref>{{Literatur | Autor=Alexander Blecher | Titel=High energy calibration of scintillating detectors with thermal neutrons | Auflage= | Verlag=GRIN Verlag | Ort=Darmstadt | Jahr=2015 | ISBN=978-3-668-07839-0 | Seiten=3}}</ref> Anderweitig werden Szintillatoren in theoretischen Modellen zur Energieerzeugung gebraucht, in welchen sie Gammastrahlung in energieärmere Photonen „umwandeln“, welche über den photovoltaischen Effekt weitergenutzt werden könnten.<ref> J.K. Liakos, ''Gamma-Ray-Driven Photovoltaic Cells via a Scintillator Interface'', [[doi:10.1080/18811248.2011.9711836]]. </ref>

== Literatur ==

* Siehe die Fachbücher zur [[Radiometrie#Kernstrahlungsmesstechnik|Kernstrahlungsmesstechnik]], [[Photomultiplier|Fotovervielfacher]], u. a.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Szintillator}}
== Einzelnachweise ==
<references />{{Normdaten|TYP=s|GND=4184292-3}}
[[Kategorie:Teilchendetektor]]
[[Kategorie:Spektroskopie]]
[[Kategorie:Photochemie]]

Szintillator - Versionsgeschichte

imported>Invisigoth67: form