gammaspectrometrie

Gammaspektrometrie ist ein Verfahren zur Untersuchung der Energieverteilung von Gammastrahlung, das vor allem in der Nuklear- und Umweltmessung eingesetzt wird. Ziel ist es, die Energie der Gammaquanten zu bestimmen und aus dem Spektrum die beteiligten Radionuklide sowie deren Aktivität abzuleiten.

Prinzip und Aufbau

Bei der Gammaspektrometrie wird die Gammastrahlung durch einen Detektor in elektrische Signale umgewandelt. Die Signale werden von einem Multikanal-Analysator in ein Gamma-Spektrum überführt, in dem die Anzahl der Ereignisse gegen die Energie abgetragen ist. Die Spektren enthalten charakteristische Peaks, die auf spezifische Radionuklide hinweisen. Zur Genaugkeit tragen Kalibrierung (Energetie- und Wirkungsgradkalibrierung) und Hintergrundunterdrückung durch Abschirmung mit Blei und modernerer Materialien bei. Oft kommen Halbleiterdetektoren zum Einsatz, insbesondere Hochreine Germaniumdetektoren (HPGe) mit hoher Energieauflösung, die aber gekühlt werden müssen, sowie Natriumiodid- oder Lanthan-Bridrow-Detektoren (NaI(Tl), LaBr3) mit geringerer Auflösung und höherer Effizienz.

Messablauf und Auswertung

Proben werden meist in geeigneten Behältern eingeführt und gemessenen. Nach der Aufnahme erfolgt die Spektrenanalyse: Peaks werden bestimmten Nukliden zugeordnet, oft durch Vergleich mit Spektralbibliotheken. Aus der Peakfläche zusammen mit dem Wirkungsgrad und der Detektor-Geometrie ergibt sich die Aktivität des jeweiligen Radionuklids (in Becquerel). Korrekturen erfolgen für Selbstabschattung, Geometrie und zeitliche Zerfallsregeln. Hohes Maß an Datenqualität erfordert sorgfältige Unsicherheitsabschätzung.

Anwendungen

Gammaspektrometrie dient der Umwelt- und Strahlenschutzüberwachung (Boden-, Wasser- und Luftproben), der Bestimmung von Radionukliden in Lebensmitteln, Kerntechnik und nuklearen Sicherheitsanwendungen. Ebenso wird sie in Geologie und Archäologie eingesetzt, um natürliche oder anthropogene Radionuklide zu identifizieren und deren Konzentrationen zu bestimmen.

Vorteile und Einschränkungen

Die Methode ist zerstörungsfrei und liefert direkte Informationen über Multi-Radionuklide. Einschränkungen ergeben sich aus der Notwendigkeit spezialisierter Detektoren, aufwendiger Kalibrierung, Hintergrundreduktion und oft langen Messzeiten bei niedrigen Aktivitäten.