Zur Abschätzung von Gefahrenquellen für den Menschen werden Strahlungsmessgeräte benötigt, die eine Berechnung der absoluten Strahlungbelastung ermöglichen. In Abhängigkeit von Fragestellung, Strahlungsenergie und -art, kommen verschiedene Nachweistechniken und -geräte zum Einsatz. Im Folgenden ist eine Auswahl der Gebräuchlichsten aufgeführt.

Unter einem Zählrohre versteht man ein gasgefülltes Rohr, indem durch ionisierende Strahlung erzeugte Elektron-Ion Paare mit Hilfe von Elektroden als Spannungspuls gemessen werden. Während die positiv gelandenen Ionen zur negativ geladenen Rohraußenseite wandern, werden die Elektronen von einem positiv gelandenen Draht im Kammerinnere angezogen. Es gibt, je nach Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden, verschiedene Ausführungen von Zählrohren. Das wohl bekannteste ist das Geiger-Müller-Zählrohr. Zählrohre eignen sich insbesondere zur Messung von Gamma-Strahlung, da diese durch die Rohrwände dringen kann und kein extra "Eintrittsfenster" in From von einer Folienabdeckung benötigt.

Das Geiger-Müller-Zählrohr ist ein Zählrohr, dessen Spannung so hoch ist, dass einfallenden, ionisierende Strahlung eine selbstständige Gasentladung hervorrufen. Durch Sekundärprozesse breitet sich diese Entladung über das gesammte Zählrohr aus und bleibt erstmal bestehen. Die so erzeugten Strompulse haben unabhängig von Art oder Energie der einfallenden Strahlung eine einheitliche Größe und können ggf. in einem Lautsprecher als Knackgeräusche hörbar gemacht werden. Der Detektor hat die bestmögliche Empfindlichkeit, allerdings eine verhältnismäßig lange Totzeit (im Bereich von 0,1 ms), in der der Detektor durch die Gasentladung blind für weitere Strahlung ist. Verwendet werden Geiger-Müller-Zählrohre zum Beispiel zur Prüfung auf Kontamination. Information über Strahlenart und -energie lässt sich mit ihnen nur indirekt gewinnen.

auraex-getragen

(Personen)Dosimeter sind Messgeräte, die idR zum Tragen am Körper konzipiert sind. Sie beruhen, abhängig von der zu erwartenden Strahlungsart, -energie und -leistung (Strahlung pro Zeit), auf verschiedenen Konzepten. Man unterscheidet jedoch nach zwei verschiedenen Ausführungen:

  • Passive Personendosimeter akkumulieren die Strahlungsdosis über einen längeren Zeitrum, um in regelmäßigen Abständen ausgelesen zu werden. Sie dienen in erster Linie zur Kontrolle der vom Strahlenschutz vorgegebenen Personengrenzwerte in kontrollieren Strahlenschutzbereichen. Ein populäres Beispiel hierfür ist das Filmdosimeter. Hierbei wird ein im Dosimeter befindlicher Film durch Bestrahlung geschwärzt. Durch Vergleich der Schwärzung lässt sich die aufgenommene Dosis messen. Sie lassen zur Messung nahezu aller Strahlungsarten verwenden.
  • Aktive Personendosimeter dienen der Bestimmung der Strahlendosis in unkontrollieren Strahlenschutzbereichen, z.B. wenn sich Hilfkräfte auf potentiell belastetem Gelände bewegen. Oft verfügen diese Dosimeter über eine voreingestellte Schwelle, oberhalb derer ein Alarmton ertönt. Aktive Personendosimeter sind elektrisch ausgelesene Dosimeter, deren Messprinzip z.B. auf einem Halbleiterdetektor oder einem Zählrohr basiert.

Ein Halbleiterzähler oder -detektor ist in vereinfachter Form eine in Sperrichtung geschaltete Diode. Beim Anlegen einer äußeren Spannung fließt deswegen ohne weitere Einwirkung von Außen kein Strom. Trifft ionisierende Strahlung auf einen solchen Detektore, so werden Atome im Materialverbund ionisiert. Dabei wird jeweils ein Elektron-Ion Paar erzeugt, so genannte Elektron-Loch-Paare. Diese Ladungsträger "wandern" (gilt streng genommen nur für das freie Elektron) zu den jeweils entgegengesetzt geladenen Spannungspolen. Diesen Strom am Ladungsträgern kann man messen. Dabei ist die Energie der ionisierenden Strahlung proportional der Anzahl der erzeugten Ladnungsträger, welche wiederum proportional zur Höhe des gemessenen Stroms ist. Vereinfacht gesagt: je höher der Strom, umso mehr Energie hatte die Strahlung. Diesen Zusammenhang macht man sich z.B. in der Gammaspektrometrie zunutze, wenn man anhand des gemessenen (Strom)Spektrums auf die Energien der Photonen schließt.

Ein Szintillationszähler oder -detektor besteht auf einem Szintillatormaterial mit einem nachgeschalteten Photomultiplier, dem wiederum ein Sekundärelektronenvervielfacher folgt. Ionisierende Strahlung erzeugt im Szintillatormaterial einen Lichtblitz (Photonen). Diese Photonen erzeugen im Photomultiplier Sekundärelektronen, welche durch den Sekundärelektronenvervielfacher zu einem messbaren Stompuls verstärkt werden. Szintillationszähler sind auch im niederenergetischen Bereich (sichtbares Licht) sensitiv und müssen aus diesem Grund abgeschirmt werden. Die Energie der ionisierenden Strahlung ist proportional der Anzahl der erzeugten Photonen, welche wiederum proportional zur Anzahl der Sekundärelektronen und somit zur Höhe des erzeugten Strompulses ist. Aus der Höhe des Strompulses lässt sich also auf die Energie der Strahlung rückschließen. Energieauflösung von Szintillationszählern ist etwas schlechter als die von Halbleiterzählern.

Das Diffusionskammerverfahren ist ein gängiges Messverfahren für Radon. Dabei diffundiert das zu messende, radonhaltige Gas durch einen Filter (um schon entstandene Zerfallsprodukte abzufangen) in eine Messkammer. Dort können neu entstandene Zerfallsprodukte z.B. durch ein Spannungsfeld auf einen Halbleiterdetektor gelenkt und dort gemessen werden. Diese Art von Detektoren eignen sich auf Grund ihrer Messempfindlichkeit in erster Linie für Langzeitmessungen.

Die Nebelkammer ist ein Teilchendetektor für ionisierende Strahlung, der heut zutage nur noch zu Demonstrationszwecken verwendet wird. Mit Hilfe eines übersättigten Luftgemisches werden die Spuren ionisierender Strahlung sichtbar gemacht. Dabei bilden von der Strahlung entlang ihrer Flugbahn ionisierte Atome Kondensationspunkte, die ähnlich wie die Spur eines Flugzeuges im Himmel sichtbar werden. Durch zusätzliches Anlegen eines Magnetfeldes, können manche Strahlungsarten anhand ihrer Spurform identifiziert werden:

Nebelkammer
  • Alpha-Teilchen erzeugen kurze, dicke und aufgrund ihrer Masse fast gerade Spuren.
  • Beta-Teilchen erzeugen kurze, je nach Ladung (Elektron oder Positron) in die ein oder andere Richtung gekrümmte Spuren.
  • Photonen und Neutronen erzeugen auf Grund ihrer LET nur selten Spuren und können nur anhand von Sekundärprozessen nachgewiesen werden.