Korona Zähler
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Allgemeines:
Koronazähler sind wie Geiger- oder Proportionalzähler
aufgebaut arbeiten aber in einem anderen Betriebsbereich. Wird die
Betriebsspannung an einem Zählrohr von Null an erhöht
befindet sich man erst im
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>Ionisationskammerbereich< |
einfallende, ionisierende
Strahlung erzeugt in der Gasfüllung Ionen die durch die am Rohr
anliegende Spannung zu den Elektroden wandern und einen messbaren
Strom erzeugen. Aber einer bestimmten Spannung (Sättigungsspannung)
werden die Ionen quantitativ erfasst |
>Proportionalbereich< |
wird die Spannung
weiter erhöht gewinnen die Ionen genug Energie weitere Gasatome
zu ionisieren, d.h. es wird eine Ladungslawine in Gang gesetzt, die
den Ausgangsstrom stark erhöht, der aber immer noch proportional
zur zur Eingangsionisation ist. |
>Geiger-Müller
Bereich< |
bei weiterer Spannungserhöhung
kann schon ein ionisierendes Teilchen eine Lawine auslösung die
die gesamte Gasfüllung des Rohres ionisiert. Die Amplitude der
Ausgangspulse werden somit unabhängig von der Energie des auslösenden
Teilchens. |
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Korana Bereich: wird die Spannung noch weiter erhöht
zündet eine selbstständige Entladung. Bei üblichen
Zählrohren wird dieser Bereich vermieden da die Entladung u.U.
die Röhre beschädigen kann. Koronazähler sind aber
für diese Betriebsart gebaut. Ein großer Arbeitswiderstand
verhindert zu hohe Ströme und damit eine Beschädigung der
Elektrodenstruktur. Die Ströme im Koronabetrieb bewegen sich
im Bereich von einigen 10 Mikroampere bei Spannungen von 1000 bis
2000V. Koronaröhren sind ziemlich unempfindlich, nur stark ionisierende
Teilchen (z.B. Protonen) können registiert werden, in dieser
Hinsicht ähneln sie den >Funkenzähler<
und tatsächlich wurden sie auch auf deren Basis entwickelt.
Bei bestimmten Anwendungen ist die geringe Empfindlichkeit gegenüber
Beta- und Gammastrahlung ein Vorteil.
So werden Koronazähler hauptsächlich zur Messung von Neutronen
benützt. Die Neutronen lösen im Wandmaterial oder der Gasfüllung
(Bor, Helium3, Uran) Kernreaktionen aus bei denen stark ionisierende
Teilchen entstehen. Diese Teilchen können als Impulse am Arbeitswiderstand
gemessen werden. |
Russische He3 Korana-Neutronen-Zähler können z.Z. (August
2014) recht günstig, für weniger als 50€ bei Ebay erworben
werden. Getestet wurden die Röhren CHM32 und CHM 42. |
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Betriebsspannungsbereich |
1500V .. 3000 V |
Startspannung Koronabetrieb |
600V..700V |
Plateaulänge |
min 1500V |
max. Koronastrom |
25µA |
Nulleffekt |
1/min |
Gamma-Strahlungsimmunität |
1500 rad/h |
Ausgangskapazität |
6 pF |
Isolationswiderstand |
1010 Ohm |
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Zur Strahlungsmessung wird das Zählrohr
über einen sehr großen Arbeitwiderstand von 1 Gigaohm an
die Betriebsspannung angeschlossen, das Signal über einen kleinen,
hochspannungsfesten Kondensator 47pF abgenommen. Bei Einsetzen der
Koronaentladung erscheint am Ausgang des Zählrohrs ein Rauschen. |
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Helium3-Detektoren sind vor
Allem für langsame, thermische Neutronen empfindlich. Die statt
findende Kernreaktion
n
+ He3 > H3 + p
+ 0,764 MeV
hat für langsame Neutronen einen sehr großen Wirkungsquerschnitt
von über 5000 barn. Das bei der Reaktion enstehende Proton
ionisiert die Gasfüllung des Zählers und löst so den
Impuls aus.
Um auch schnelle Neutronen, wie sie zum Beispiel ein Beschleuniger
oder Fusor erzeugt, detektieren zu können muss das Zählrohr
mit einem Moderator versehen werden. Als Moderator wird wieder Paraffin
verwendet. Das Paraffin wurde in eine 34 cm lange Kuststoffröhre
mit 13 cm Durchmesser gegossen und das Zählrohr in eine zentrale
Bohrung gesteckt.
Die folgenden Messungen wurden mit der >Neutronenquelle<
mit verschiedenen Beschleunigungsspannungen gemacht. Die Betriebsspannung
des Zählrohrs betrug 2,1 kV. Die durch die Neutronen ausgelösten
Zählpulse heben sich deutlich vom Rauschen ab. |
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