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Optische Detektion von Alphateilchen

20.12.2019

Die optische Detektion von Alphateilchen wird durch die Messung der ionisationsinduzierten UV-Lichtemission (Radiolumineszenz) von Luftmolekülen realisiert. Diese neue Technik ermöglicht die Erkennung einer radiologischen Gefahr in sicherer Entfernung, die viel größer ist als die Reichweite der Alphateilchen. Bei einem wissenschaftlichen Besuch an der Tampere Universität in Finnland konnten wir erfolgreich nachweisen, dass Alphaquellen in einer Entfernung von mehr als 1,7 m im Solar-Blinden UV-C Spektralbereich (zw. 100 und 280 nm) abgebildet werden können.

Der UV-C Spektralbereich ist besonders wichtig, da nahezu das gesamte Hintergrundlicht der Sonneneinstrahlung in der Ozonatmosphäre absorbiert wird und wir diese Technik daher auch bei hellen Lichtverhältnissen anwenden können. Darüber hinaus konnten wir durch die Zugabe von Spuren von Stickoxid in die Stickstoffatmosphäre um die Probe herum die Ausbeute an Radiolumineszenz um drei Größenordnungen erhöhen. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial dieses bildgebenden Verfahrens zur Bereitstellung eines Detektionssystems, das erfolgreich in kerntechnischen Anlagen und bei der Bewältigung radiologischer Notfälle in der Umwelt eingesetzt werden kann.

Abb.: (a) Ein Foto des optischen Systems zum Nachweis von Alphateilchen. Dieses Galileische Teleskop, das einen UV-C Filteraufbau und einen Photomultiplierrohr enthält, wird zur Radiolumineszenzdetektion eingesetzt. (b) Radiolumineszenzbild der Am-241 Probe (32 MBq) im UV-C Spektralbereich, zwischen 240 und 280 nm, gemessen in einer Entfernung von 1,73 m. Das akkumulierte UV-C Signal wird als farbiges Overlay auf einem ansonsten graustufigen Hintergrundbild sichtbar gemacht.