Mobiler Detektiv
Ein portabler Detektor kann Art und genaue Position von Gammastrahlern bestimmen.
Physik Journal – Ein portabler Detektor kann Art und genaue Position von Gammastrahlern bestimmen.
Die Angst vor nuklearem Terrorismus ist im vergangenen Jahrzehnt deutlich gewachsen. Kleinere Mengen kernwaffenfähiges Material in den falschen Händen oder schmutzige Bomben gelten dabei als die größten Bedrohungen. Dies erklärt das Interesse von Sicherheitsbehörden an Detektoren zum Aufspüren von verdächtigen Materialien. Gerade Gammastrahlen lassen sich wegen ihrer hohen Energien nur mit großem technischem Aufwand nachweisen. Eine Arbeitsgruppe um Zhong He von der University of Michigan hat nun den Prototyp eines portablen Gammadetektors vorgestellt, der bei Zimmertemperatur arbeitet, 360° Gesichtsfeld hat und auf einen Rollwagen passt, während andere Gammadetektoren eine Lastwagenfläche füllen, ein deutlich eingeschränktes Gesichtsfeld haben und nur gekühlt bei –200 °C funktionieren.
Bild: Der Detektor der University of Michigan kann Gammastrahler genau lokalisieren (Bildquelle: University of Michigan).
Der „Polaris“ getaufte Prototyp enthält das Detektormaterial Cadmium-Zink-Tellurid, das eine hohe Dichte und eine große Protonenzahl besitzt. So kommt es zu ausreichend vielen Wechselwirkungen zwischen den Gammaquanten und den Atomkernen. Polaris besteht aus 18 CdZnTe-Quadern mit Außenmaßen von jeweils 2 mal 2 mal 1,5 cm, sodass sich ein Detektorvolumen von insgesamt 108 cm3 ergibt. Die Detektoren hat ein Unternehmen nach den Spezifikationen der Wissenschaftler gefertigt.
Jeder Quader misst die dreidimensionale Position der Gammaquanten und die deponierte Energie. Dazu befindet sich an jedem Quader eine Ausleseelektronik mit 122 Kanälen, mit der sich die Position der Wechselwirkung auf 1 bis 2 mm genau bestimmen lässt. Mithilfe eines Algorithmus rekonstruieren die Forscher dann das Feld der einfallenden Gammastrahlen in Echtzeit. Sie können dabei neben der Intensität auch die Natur des Strahlers spektroskopisch ermitteln.
Polaris trennt noch zwei Punktquellen im Abstand von 5 Grad, wobei sich der Messbereich von 50 bis 3000 keV erstrecken kann. Die Energieauflösung liegt bei der 662-keV-Linie des Cäsium-137 unter einem Prozent.
Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, Dezember 2010, S. 17
