Detectie

Radioactieve straling is op diverse manieren te detecteren. De bekendste hiervan is het gebruik van een Geiger-Mullerbuis.  Dit is een metalen of glazen buis waar een gas onder lage druk in zit. De buis heeft twee electrodes waar tussen een spanning van een paar honderd volt wordt aangelegd. Als een radioactief deeltje door de buis gaat zal deze gasdeeltjes ioniseren. Door het voltage zullen de geioniseerde deeltjes naar de negatieve elektrode worden getrokken. Hierbij ioniseren ze weer andere deeltjes waardoor een soort lawine onstaat. Het eindresultaat is een voltagepuls welke te meten is op de elektrodes. Door de samenstelling van het gas zal de stroom welke loopt weer snel worden worden uitgedoofd. Hierdoor is het mogelijk snel achter elkaar pulsen te meten. De pulsen kunnen worden versterkt waardoor ze op bijvoorbeeld een luidspreker zijn te horen.

Schema van een geiger-mullerbuis ingezet in een geigerteller

De GM buis kan afhankelijk van de opbouw gamma, beta en alfastraling meten. Alfastraling meten is echter alleen mogelijk wanneer de wand van de buis dun genoeg is om alfadeeltjes door te laten. Speciale buizen hebben een venster van mica om dit mogelijk te maken.

De GM buis heeft als voordeel goedkoop en robuust te zijn maar het nadeel is dat een gemeten puls alleen maar aangeeft dat er een ionisatie heeft plaatsgevonden, niet welke oorsprong en welke energie deze heeft.

Ionisatiekamer

Een andere, maar gerelateerde methode is de ionisatiekamer. Deze werkt op dezelfde manier maar meet geen afzonderlijke pulsen. De ionisatiekamer is vrij simpel een metalen buis of blik met in het midden een electrode.  De ruimte tussen de twee elektrodes kan gewoon lucht op normale atmosferische druk zijn. Als er luchtdeeltjes worden geioniseerd door straling zullen deze  worden aangetrokken door de aardelektrode. Hoe meer deeltjes er op de aardelektrode aankomen hoe hoger de gemeten. Dit is echter bij lage stralingsniveau's een erg kleine stroom (in de orde van picoamperes) welke zal moeten worden versterkt om een werkbaar signaal voor meters te maken.

Werking van de ionisatiekamer

De ionisatiekamer kan in principe alle straling meten welke in staat is luchtdeeltjes in de kamer te ioniseren. Dit betekent in de praktijk dat meters met ionisatiekamers vooral beta en gammastraling goed zullen detecteren

Scintillatiedetector

Werking van de scintillatiedetector

Nog wat geavanceerder zijn de zogenaamde scintillatiedetectoren. Deze werken door middel van een blok doorzichtig vast materiaal of vloeistof welke een klein lichtflitsje zal geven als er gammastraling doorheen gaat. Dit flitsje wordt door een fotomultiplicatorbuis versterkt zodat er een signaal ontstaat wat door verdere electronica kan worden geanalyseerd.

gammaspectrometrie middels NaI(Tl) detector

Bij het gebruik van bepaalde scintillatiematerialen zoals NaI(Tl) (natriumjodide geactiveerd met thallium) zal de sterkte van de puls evenredig zijn met de energie van de gedetecteerde gammafotonen. Met deze informatie is het mogelijk een spectrum van gamma-energieën vast te leggen en verschillende isotopen te kunnen detecteren. Hierboven is een spectrum te zien met rechts de 1460 keV gammastraling van kalium-40. De piek links wordt veroorzaakt door achtergrondstraling.