proportionalzähler

Der Proportionalzähler ist ein gasgefüllter Ionisationsdetektor, der in der Kern- und Teilchenphysik sowie in der Dosimetrie verwendet wird. Er gehört zur Familie der Gaszähler und arbeitet im proportionalen Bereich der Gasverstärkung, so dass die Ausgangssignale proportional zur in der Gaszone deponierten Energie sind.

Aufbau und Funktionsprinzip: Typische Bauformen sind zylindrische Röhren mit einer feinen zentralen Anode und einer umlaufenden Kathode. Das Detektorvolumen wird mit einem Quench-Gas-Gemisch (z. B. Argon mit Methan oder CO2) gefüllt. Mit angelegter Hochspannung entsteht ein starkes Feld zwischen Anode und Kathode. Eingestrahlte Teilchen erzeugen Primärionisation; die entstandenen Elektronen werden zur Anode beschleunigt, wo sie eine Verstärkung durch eine Avalanche auslösen. Die resultierenden Pulse haben Größenordnungen, die proportional zur Energie des Primärteilchens sind. Quench-Gas absorbiert UV-Photonen und verhindert spontane Zündung durch Rückkopplung.

Eigenschaften und Anwendungen: Proportionalzähler liefern Energieinformationen pro Ereignis und ermöglichen gasbasierte Spektroskopie. Typische Gasverstärkungsfaktoren liegen etwa im Bereich von 10^2 bis 10^4. Die Linearität des Signals ist gut im relevanten Bereich, aber begrenzt durch Gas, Druck und Spannung. Anwendungsgebiete umfassen Messungen von Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung sowie Teilchenidentifikation in Labor- und Industrieanwendungen. Variationen wie Mehrdraht-Proportionalkammern erhöhen Abtastrate und Abdeckung.

Limitationen: Die maximale Zählrate ist durch Space-Charge-Effekte begrenzt; das System ist empfindlich gegenüber Gasalterung und Leckagen; benötigt eine stabile Hochspannung und Sorgfalt bei Betrieb. Proportionalzähler bleiben eine wichtige Technologie für energiesensitive Zählung in Gasdetektoren.