Wie können wir Röntgenstrahlen erkennen?

Es gibt viele Möglichkeiten, Röntgenstrahlen zu erkennen. Ich werde nur einige wenige auflisten, die in der medizinischen Bildgebung verwendet werden (oder wurden). Im Wesentlichen gibt es mehrere Strategien, aber immer geht es darum, die Strahlung zu stoppen und die freigesetzte Energie zu nutzen, um eine nachweisbare Veränderung – chemisch oder elektrisch – zu bewirken.

1. Fotografischen Film. Die Exposition gegenüber Röntgenstrahlen hat einen ähnlichen Effekt wie die Exposition gegenüber Licht. Dies kann mit einem „Intensivierungsschirm“ kombiniert werden – einer dünnen Schicht aus Szintillatormaterial, die einen einzelnen Röntgenstrahl in einen Ausbruch von Photonen umwandelt. Es erhöht die Effizienz, verringert jedoch die räumliche Auflösung. Dies ist das Original-Röntgenbild von Röntgen (1895)
2. Szintillatoren – eine Klasse von Materialien (ähnlich wie Leuchtstoffe), die die Energie der einfallenden Strahlung absorbieren und mehrere Photonen mit niedrigerer Energie (häufig im sichtbaren Spektrum) emittieren. Das erzeugte Licht kann mit Photodioden, Photomultipliern, Avalanche-Photodioden, Silizium-Photomultipliern und anderen Photosensoren ausgelesen werden. Dies ist heute das Arbeitspferd für die Strahlungsdetektion in der medizinischen Bildgebung – insbesondere bei höheren Energien. Es wird für die meisten (digitalen) Röntgen-, CT-, PET- und SPECT-Bildgebungen verwendet.
3. Xenon - aufgrund des hohen Z hat es eine angemessene Bremskraft für Röntgenstrahlen (insbesondere unter hohem Druck: typischerweise 10 - 25 bar). Die Ionisierung führt zu einer nachweisbaren Leitfähigkeit (Strom fließt dort, wo eine Exposition stattgefunden hat). Es war in den 90er Jahren bei CT-Detektoren üblich, wurde aber durch Szintillator-/Fotodioden-Detektoren ersetzt.
4. Selen – ähnlich wie beim altmodischen Xerox-Prozess lädt man einen Halbleiter mit einer Oberflächenladung auf. Durch ionisierende Strahlung zerstreut sich die Ladung an manchen Stellen; Das Auslesen der Restladung zeigt Ihnen, wo die Strahlung aufgetreten ist. Dies wird manchmal als CR-Computerradiographie bezeichnet. Es ist der „arme Verwandte“ des digitalen Röntgens.
5. Direktkonversionsmaterialien – zum Beispiel CdZnTe (oft CZT genannt). Dies ist ein Halbleiter; Wenn es die Energie eines einfallenden Röntgenstrahls absorbiert, entstehen Elektron-Loch-Paare. Indem man ein elektrisches Feld über das Material anlegt, erhält man einen elektrischen Impuls, wenn die Elektronen an der Anode ankommen. Durch die Verwendung von gepixelten Anoden können Sie die Position der Strahlung genau bestimmen. Die Amplitude des Signals gibt Ihnen auch die Energie - dies ist besonders nützlich für die SPECT-Bildgebung, bei der die Energieauflösung für die Streukorrektur wichtig ist (genau genommen verwendet SPECT die meiste Zeit Gammastrahlen: Der Unterschied liegt im Ursprung der Strahlung , aber in beiden Fällen haben Sie ein hochenergetisches Photon).
6. Ionisationskammer: Eine Anordnung aus gekreuzten Drähten mit hohen Spannungen zwischen ihnen ist ein effektiver Strahlungsdetektor - die Strahlung trifft auf die Drähte und das abgeschlagene Elektron ionisiert die Luft; dies erzeugt dann eine Lawine, und Sie erkennen die Position, indem Sie auf das Paar von Drähten schauen, die den Strom führen
7. Strohhalmdetektor mit Bleiwand: Eine andere Geometrie, bei der Strahlung mit Blei interagiert, eine Ionisation erzeugt, eine Lawine erzeugt und erkannt wird. Siehe zum Beispiel http://www.proportionaltech.com/new_site/index.php?option=com_content&view=article&id=109&Itemid=76

Es gibt viele andere Techniken in der medizinischen Bildgebung und Astronomie – dies ist nur eine Liste, die ich aus dem Kopf geschrieben habe. Für nicht bildgebende Anwendungen gibt es eine ganze Reihe anderer Techniken. Auf der Website von Canberra finden Sie eine hübsche Liste mit Germanium-, Silizium-/Lithium- und anderen Detektoren .

Röntgenstrahlen sind Photonen, daher könnte, wie in den obigen Kommentaren vorgeschlagen, der photoelektrische Effekt durch Verwendung eines geeigneten Materials ausgenutzt werden.

Beispielsweise verwenden SAXS-Maschinen (Small Angle XRay Scattering) viele Arten von Detektoren auf Si-Basis .

Ich weiß, dass Röntgenstrahlen auf verschiedene Weise nachgewiesen werden können, z. B. durch Ionisierung von Luftpartikeln.

Gibt es eine Möglichkeit, Röntgenstrahlen, die Photonen sind, durch Detektion nachzuweisen? Kann etwas die Energie der Röntgenstrahlen absorbieren und feststellen, ob sie vorhanden ist?

Die Medizin verwendet kontinuierlich Röntgenstrahlen, und die Art und Weise, wie sie sie erkennt, besteht darin, einen Film zu belichten, der in einem dunklen Behälter aufbewahrt wird. Somit lässt man eine Kontamination durch sichtbares Licht nicht zu.

Wenn Sie die Quelle der Photonen nicht kennen und sehen möchten, wie hart sie sind, können Sie Filme nacheinander in einem dunklen Behälter belichten, der mit verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Schwächungslängen bedeckt ist, um die Energie zu messen.

Röntgenstrahlen und Gammastrahlen können unter Verwendung eines Szintillationsdetektors nachgewiesen werden.

Der Szintillationsdetektor besteht aus einem NaI (Tl)-Kristall (Szintillator), der fest auf einer Photovervielfacherröhre in einem Gammastrahlenspektrometer befestigt ist. Zur Detektion und Messung von Gammastrahlen wird ein Szintillator mit einer Dicke von einem Zoll oder mehr verwendet. Für Röntgenstrahlen wird ein dünner Szintillator verwendet. Der tragbare Geiger-Müller-Zähler wird verwendet, um Gammastrahlungspegel von Quellen wie Kobalt-60 zu kennen. Referenz: Strahlungserkennung und -messung von Glenn F.Knoll Strahlungserkennung und -messung