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Da der Spannungsimpuls proportional der Anzahl N(d) der detektierten Ladungstäger ist können wir alternativ N(d) in Abhängigkeit von der Gerätespannung U betrachten.
Bereich A
Für niedrige Spannungen (Feldstärken) ist die Anzahl der detektierten Ladungsträger N(d) stets kleiner als die Anzahl N der durch die ionisierende Strahlung erzeugten Ladungsträger, d.h. es gilt:
N(d) ist kleiner oder gleich N
da durch Rekombination und Diffusion aus dem Detektor Ladungsträger dem Nachweis entkommen. Wird die Spannung erhöht, so werden weniger Rekombinationen und Diffusionsverluste auftreten, da die Elektronen und Ionen nun rascher zu den jeweiligen Elektroden abgesaugt werden.
Bereich B
Erst bei ausreichend hohen Feldstärken werden alle erzeugten Ladungsträger N auch detektiert, oder mit anderen Worten an den Elektrodem gesammelt, d.h.
N(d) = N
Stromstärke bzw. Impulshöhe erreichen einen Sättigungswert, der dann proportional der Energie des ionisierenden Teilchens ist, sofern dieses seine gesamte Energie im Wirkungsbereich des elektrischen Feldes abgibt. Hier liegt der Arbeitsbereich der Ionisationskammern.
Bereich C
Bei weiterer Erhöhung der Spannung erlangen die zur Anode wandernden Elektronen eine so hohe Energie, daß sie ihrerseits weitere Gasmoleküle ionisieren können. Diesen Vorgang bezeichnet man als Gasverstärkung. Die Anzahl der detektierten Ladungsträger N(d) ist nun größer als die ursprünglich durch die ionisierende Strahlung erzeugte Anzahl N von Ladungsträgern; d.h. es gilt nun:
N(d) ist proportional zu N
Aufgrund der Proportionalität zwischen N(d) und N bezeichnet man diesen Arbeitsbereich eines Gasionisationsdetektors auch als Proportionalitätsbereich. Der Gasverstärkungsfaktor kann einen Zahlenwert bis zu 10E6 erreichen.
Der Ionisationsstrom bzw. die Höhe des Spannungsimpulses sind zum einen proportional der Teilchenenergie, zum anderen hängen sie von der Strahlungsart ab; dicht ionisierende Teilchen wie Alpha-Teilchen führen zu höheren Ionisationsströmen bzw. Impulshöhen als locker ionisierende Strahlung. In diesem Bereich arbeiten die sogenannten Proportionalzähler.
Bereich D
Bei noch höheren Spannungen geht die Proportionalität zwischen N(d) und N zum Teil verloren. Im Falle dicht ionisierender Strahlung steigt die Impulshöhe unterproportional zur Spannung an. Verantwortlich hierfür ist eine sich ausbildende Wolke positver Ladungsträger in der Nähe der Anode. Dies verringert die elektrische Feldstärke die die Elektronen effektiv spüren. Da die Elektronen aufgrund ihrer geringeren Masse schneller beschleunigt werden, sind sie es die in erster Linie für das Zustandekommen des Spannungspulses verantwortlich sind.
Bei locker ionisierender Strahlung steigt die Impulshöhe hingegen überproportional mit der Spannung. Aufgrund dieser Eigenschaften nennt man diesen Bereich den Bereich beschränkter Proportionalität.
Bereich E
Wird die Feldstärke noch weiter erhöht, so führt im Prinzip jede Primärionisation zu einer Lawiene an Folgeionisationen, sodaß der Spannungsimpuls unabhängig von der Energie des einfallenden Teilchens wird. Eine Differenzierung von Energie und Strahlenart ist nicht mehr möglich. Diesen Arbeitsbereich eines Gasionisationsdetektors bezeichnet man daher als Auslösebereich, es ist der Arbeitsbereich des sogenannten Auslöse- oder Geiger-Müller-Zählers.
Bereich F
Eine weitere Spannungserhöhung führt schließlich zu einer Dauerentladung.
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