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Szintillator

Ein Szintillator ist ein Material, das beim Durchgang von geladenen Teilchen oder γ-Quanten angeregt wird und die Anregungsenergie in Form von Licht (meist im UV- oder sichtbaren Bereich) wieder abgibt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Szintillation (von lateinisch scintillare: „funkeln, flackern“).

Der Effekt wird vor allem in Szintillationszählern zur Messung der Energie und Intensität ionisierender Strahlung genutzt. Die im Szintillator deponierte Energie jedes einzelnen Stoßvorgangs ergibt sich durch Messung der Lichtmenge (z. B. mit einem Photomultiplier oder einer Photodiode), die Intensität (der Fluss der Teilchen oder Quanten) aus der Anzahl der Szintillationen pro Zeiteinheit.

Indirekt können auch freie Neutronen über Streuprozesse oder Kernreaktionen im Material und die dabei entstehenden geladenen Teilchen nachgewiesen werden.

Es gibt zwei Sorten von Szintillatoren: organische und anorganische. Beide haben unterschiedliche Mechanismen der Szintillation.

Anorganische Szintillatoren

Anorganische Szintillatoren sind Kristalle, die mit Aktivator-Zentren (Farbzentren) dotiert sind. Ionisierende Teilchen erzeugen in diesem Festkörper freie Elektronen, freie Löcher oder Elektron-Loch-Paare (Exzitonen). Im Kristallgitter wandern solche Anregungszustände, bis sie auf ein Aktivatorzentrum treffen. Das Aktivatorzentrum ist nun angeregt und zerfällt unter Emission von sichtbarem Licht (Photon) wieder in den Grundzustand. Der Ionisationsverlust der Teilchen bestimmt, wie viele Photonen im Kristall erzeugt werden.

Beispiele: Bismutgermanat, Lutetiumoxyorthosilikat, Natriumiodid, Zinksulfid

Organische Szintillatoren

Organische Szintillatoren können Kristalle, Flüssigkeiten oder polymere Festkörper sein. Der Mechanismus der Szintillation beruht auf der Anregung von Molekülzuständen in einem primären Fluoreszenzstoff, die beim Zerfall UV-Strahlung emittieren. Ein zweites fluoreszierendes Material, z. B. der "Wellenlängenschieber" POPOP, muss dem Szintillator hinzugefügt werden, da UV-Strahlung in den meisten durchsichtigen Materialien eine nur sehr geringe Reichweite besitzt.