Technische Daten über den Detektor
Die Mess-Schälchen des LB 790 (Ø 60 mm) sind in 2 Reihen auf je 5 Schälchen und mit einer Schale aus Kupfer angeordnet, während das Proportionalzählrohr LB 761 einen Durchmesser von 200 mm und eine Höhe von ca. 8 mm hat. Die Rückseite der Detektoren ist durch eine dünne Kupferplatte (2 mm) abgeschlossen (dahinter befindet sich ein Schirmzähler). Die der Probe zugewandte Seite ist durch eine sehr dünne Hostafan-Folie (ca. 0,5 mg/cm2) mit einseitig verdampftem Aluminium bedeckt und mit dem Erdpotential verbunden. Das größere Zählrohr enthält zwei Zähldrähte, das kleinere nur einen (Wolframdraht, Durchmesser ca. 50 µm); die Zähldrähte aller über Teflonträger getrennt aufgehängten Detektoren werden von einer gemeinsamen positiven Vorspannung (RC-gefiltert) gespeist. Über einen 1 nF-Hochspannungskondensator werden die am Zähldraht erzeugten negativen Ladungsträger an einen ladungsempfindlichen Vorverstärker übertragen. Das beiliegende Funktionsdiagramm veranschaulicht die Methode zur Alpha/Beta-Trennung.
Die wirksame Gegenkopplungskapazität des Vorverstärkers beträgt etwa 1,5 pF, so dass sich zusammen mit dem parallel geschalteten Arbeitswiderstand von 681 kΩ eine Abfallzeitkonstante von ca. 1 µs ergibt. Der Anstieg des positiven Ausgangssignals der Eingangsstufe ist proportional zur Sammelzeit (Driftzeit) der Ladungsträger im Detektor; die Amplitude ist ein Maß für die Anzahl der durch die Gasverstärkung insgesamt erzeugten Ladungsträger.
Die Trennung von Alpha- und Beta-Pulsen
Die Trennung der bezüglich der Amplitude stark unterschiedlichen Alpha- und Beta-Impulse erfolgt nun in den nachfolgenden Verstärkerstufen (Alpha-Kanal, Beta-Kanal). Der Eingang des Alpha-Kanals besteht aus einer passiven Differenzierstufe (Zeitkonstante ca. 0,12 µs) und einem nachfolgenden Abschwächer, so dass bei der angelegten Hochspannung im Arbeitspunkt die Beta-Pulse aufgrund ihrer kleinen Amplitude nur eine geringe Chance haben, im Alpha-Kanal die anschließende Diskriminatorschwelle zu überschreiten, was natürlich für die differenzierten großen Alpha-Pulse kein Problem darstellt.
Im Beta-Kanal werden die kleinen Beta-Pulse zunächst einmal um einen Faktor 20 verstärkt, bevor sie zur Diskriminatorstufe gelangen. Gleiche Verstärkung erfahren natürlich auch die in den Beta-Kanal gelangenden unerwünschten Alpha-Pulse, welche später mittels geeigneter Maßnahmen wieder unterdrückt werden müssen. Die bereits erwähnten Diskriminatorstufen enthalten jeweils eine Integralschwelle. Alle Pulse, welche diese Schwelle überschreiten, erzeugen am Ausgang einen Norm-impuls, dessen Breite über monostabile Kippstufen eingestellt wird.
Die Beseitigung der Alpha-Pulse aus dem Beta-Kanal erfolgt nun folgendermaßen:
Der Alpha-Kanal enthält in Wirklichkeit 2 Integraldiskriminatoren, einen mit geringer Schwelle und einen mit wesentlich höherem Schwellwert. Überschreitet nun ein Alpha-Puls, welcher ja sowohl in den Alpha- als auch in den Beta-Kanal gelangt, die kleinere Integralschwelle im Alpha-Kanal, so wird im Beta-Kanal ein Veto erzeugt, und es erscheint kein Normpuls am Ausgang des Kanals. Eine vollständige Unterdrückung der Alpha-Pulse im Beta-Kanal ist allerdings nicht möglich, da auch die Alpha-Teilchen aufgrund der Vorabsorption in Luft und Detektorfolie eine Impulshöhenverteilung aufweisen, und die kleineren Amplituden im Bereich der Beta-Amplituden liegen. Die Wahl einer zu kleinen Integral-schwelle zur Veto-Erzeugung würde einen zu großen Verlust an Beta-Pulsen bedeuten, da die Beta-Teilchen mit größerer Pulshöhe ebenfalls die Integralschwelle dieses Diskriminators im Alpha-Kanal überschreiten und ein Veto-Signal erzeugen würden. Immerhin beträgt die AlphaÜbersprechung im Beta-Kanal z. B. bei 210Po nur wenige Prozent (kleiner 3 %).
Der zweite Integraldiskriminator im Alpha-Kanal mit der höheren Schwelle dient der Erzeugung der Alpha-Zählrate. Die Schwelle wird so eingestellt, dass möglichst viele Alpha-Ereignisse erfasst, aber kein Beta-Teilchen (Unterdrückung von 10-5) im Hochspannungs-Arbeitspunkt registriert wird.
Die von den monostabilen Impulsformern gelieferten Pulse werden über Treiberstufen mit einem Ausgangswiderstand von ca. 50 Ω auf den Verstärkerausgang gegeben.
Die Unterdrückung der Höhenstrahlung, welche im wesentlichen von hochenergetischen Myonen oder Protonen der kosmischen Strahlung herrührt, erfolgt mit Hilfe eines Schirmzählers, der alle 10 Detektoren überlappt. Alpha- oder Beta-Strahlung wird von diesem nicht registriert, da er allseitig mit entsprechend dicken ElektrolytKupferwänden umgeben ist.
Da die kosmische Strahlung beim Durchqueren des Detektorsystems in einem großen Raumwinkelbereich sowohl Schirm- als auch Messzähler durchquert und in beiden eine Ionenlawine auslöst, kann über eine AntiKoinzidenzschaltung der kosmische Anteil in der Beta-Zählrate weitgehend eliminiert werden. Im Alpha-Kanal ist dieser Betrag vernachlässigbar, da keine ausreichende Pulshöhe durch diese Strahlung erzeugt wird.
Das vom Schirmzählerverstärker gelieferte Antikoinzidenzsignal wird ebenfalls als „oder“-Signal zusammen mit dem Vetosignal in den Beta-Kanal eingespeist. Die Unterdrückung von Gamma-Umgebungsstrahlen mit dieser Methode funktioniert allerdings nicht, da die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gamma in beiden Detektoren gleichzeitig ein Ereignis auslöst, extrem klein ist. Hier hilft nur, den gesamten Detektor mit einer geeigneten Bleiabschirmung zu versehen.
LB 790 / LB 761 Alpha-Beta Low-Level Counter
Der Alpha-Beta Low-Level Counter LB 790 / LB 761 ermöglicht die gleichzeitige und getrennte Messung von geringen Aktivitäten für Alpha- und Beta-Strahlung emittierende Radionuklide mit einer Nachweisgrenze von ca. 12 mBq für Alpha (Am-241) und ca. 22 mBq für Beta (Sr-90).
Das Messsystem LB 761 Alpha-Beta Low-Level Counter für 200 mm Schälchen ermöglicht die gleichzeitige Messung der Alpha- und Beta-Aktivität einer Probe in zwei separaten Messkanälen. Die Nulleffekt-Zählraten des Systems LB 761 sind außerordentlich niedrig, so dass gute Nachweisgrenzen erreicht werden können.