Gammaspektroskopie

GammaSpektroskopie ist eine analytische Methode zur Bestimmung der Zusammensetzung und Aktivität einer Probe durch Messung des Energiedistributionsspektrums der emittierten Gammastrahlung. Die charakteristischen Energien der Gammastrahlen einzelner Radioisotope ermöglichen eine Identifikation der enthaltenen Isotope und eine quantitative Bestimmung der Aktivität.

Prinzip der Messung ist die Erfassung der Energie eines Gammaquants, das auf einen Detektor trifft. Detektormaterialien reichen von Szintillationsdetektoren wie NaI(Tl) oder CsI(Tl) bis zu Halbleiterdetektoren wie hochreinem Germanium (HPGe) oder CdZnTe. Die gemessene Energie wird mittels Pulsamplitudenanalyse in ein Histogramm von Ereignissen pro Energie interpretiert. Peaks im Spektrum entsprechen Kernübergängen und liefern Identifikationshinweise, während der Hintergrund aus Compton-Verteilung und Umgebungsstrahlung resultiert. Die Auflösung des Detektors bestimmt, wie eng benachbarte Peaks unterschieden werden können.

Für quantitative Arbeiten erfolgt eine Kalibrierung mit bekannten Gammaquellen, um eine zuverlässige Energie-Kalibrierung und Effizienzkurven zu bestimmen. Die Aktivität einer Probe wird aus der gemessenen Peakintensität, der Detektor- und Effizienzkorrektur sowie der Messzeit berechnet.

Zu den Anwendungen gehören Umwelt- und Stabilitätsüberwachung, Nuklearmedizin, Vorratsschutz und Forschungsarbeiten in Kernphysik. HPGe-Detektoren bieten eine deutlich bessere Energieauflösung als Szintillatoren, benötigen jedoch Kühlung. Szintillator-Detektoren sind robuster und leichter zu handhaben, liefern dafür eine geringere spektrale Auflösung.

Beschränkungen umfassen Hintergrund, Abschirmung, Detektorlinearität und Notwendigkeit sorgfältiger Kalibrierung. Trotzdem bleibt GammaSpektroskopie eine zentrale Methode zur Identifikation von Radionukliden anhand ihrer charakteristischen Energien.