Gammadetectoren

Gammadetectoren zijn meetinstrumenten die radioactieve gamma-straling kunnen detecteren en vaak ook de energie van de binnenkomende gamma-fotonen bepalen. Gamma-straling bestaat uit hoogenergie fotonen die bij radioactief verval of kernreacties worden uitgezonden. Doorgaans wordt gemeten hoeveel straling er aanwezig is (dosis of activiteit) en, bij spectroscopie, welke energieën voorkomen.

Er bestaan diverse typen, waaronder scintillatiedetectoren en halfgeleider-detectors zoals hooggezuiverd germanium (HPGe). Scintillatiedetectoren gebruiken een scintillatormateriaal (bijv. NaI(Tl), CsI(Tl), BGO, LaBr3(Ce)) dat gamma-energie omzet in korte lichtpulsen die door een fotomultiplicator of een siliconen-photosensor wordt omgezet in een elektrisch signaal. HPGe-detectors bieden uitstekende energieresolutie maar vereisen koeling, vaak met vloeibare stikstof. Andere halfgeleiders zoals CZT leveren goede prestaties bij kamertemperatuur met compacte vormen.

Het detectieproces berust op interacties zoals het foto-elektrische effect, Comptonverstrooiing en bij zeer hoge energie ook paarproductie. Het geproduceerde signaal kan worden geanalyseerd op energie en tijd; met een multikanalenanalyseapparaat ontstaat een gamma-spectrum. Kalibratie met bekende bronnen is gebruikelijk.

Toepassingen bevinden zich in de geneeskunde (SPECT en gamma-camera's, en PET, waarbij 511 keV-fotonen worden gedetecteerd), de industrie (stralingsmonitoring en niet-destructieve testen), milieumonitoring en veiligheidsdoeleinden.

Belangrijke prestatiekenmerken zijn energieresolutie, detectie-efficiëntie, timing en ruis. Gecombineerde factoren zoals materiaalkeuze en detectorgeometrie bepalen de prestaties. Detectoren moeten regelmatig worden gekalibreerd en afschermd tegen achtergrondstraling; bij sommige systemen is koeling of temperatuurscontrole nodig.

Samengevat zijn gammadetectoren cruciaal voor kwantitatieve meting van gamma-straling en voor spectroscopie, met een assortiment aan materialen en toepassingen die afhankelijk zijn van de gewenste nauwkeurigheid en omgeving.