Ionisationskammer

Ionisationskammern bestehen aus einem gasgefüllten Volumen, in dem sich zwei Elektroden befinden. Zwischen den Elektroden wird eine elektrische Spannung angelegt. Dringt ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung) in die Kammer ein, kommt es zur Ionisation der Gasmoleküle. Dabei entstehen positiv geladene Ionen und freie Elektronen. Die primäre Ionisation erfolgt meist indirekt über schnelle Sekundärelektronen, die durch Wechselwirkungen wie den Photoeffekt oder die Compton-Streuung entstehen. Die gebildeten Ladungsträger werden durch das elektrische Feld zu den Elektroden bewegt: Elektronen wandern zur Anode , positive Ionen wandern zur Kathode . Durch diese Bewegung entsteht ein elektrischer Strom, der mit einem Messgerät registriert werden kann. Die Stärke des Ionisationsstroms ist proportional zur im Gas deponierten Strahlungsenergie und damit zur Intensität der einfallenden Strahlung.

Eine Ionisationskammer besteht typischerweise aus:

• einem gasgefüllten Detektorvolumen
• zwei Elektroden (Anode und Kathode)
• einer Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Feldes
• einem Messgerät zur Registrierung des Ionisationsstroms
• einem Eintrittsfenster für die Strahlung

Als Füllgas werden häufig Luft, Argon oder andere Edelgase verwendet.

Ionisationskammern arbeiten im sogenannten Ionisationsbereich der Gasdetektoren. In diesem Bereich ist die angelegte Spannung so gewählt, dass alle erzeugten Ionenpaare eingesammelt werden, ohne dass zusätzliche Ladungsvermehrung durch Sekundärionisation stattfindet. Dadurch besitzt die Ionisationskammer folgende Eigenschaften:

• gute Proportionalität zwischen Strahlungsintensität und Messsignal
• hohe Messgenauigkeit
• geringe Energieauflösung
• relativ geringe Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen Gasdetektoren

Ionisationskammern werden vor allem zur Messung ionisierender Strahlung eingesetzt, insbesondere zur Bestimmung der Strahlendosis. Typische Anwendungen sind:

• Dosimetrie in der Strahlentherapie, insbesondere zur Bestimmung der applizierten Strahlendosis
• Strahlenschutzmessungen, z.B. zur Überwachung von Ortsdosisleistungen
• Referenzdosimetrie und Kalibrierung von Strahlungsmessgeräten in der Medizinphysik

Andere Detektortypen sind:

• Proportionalzähler
• Geiger-Müller-Zählrohr

Diese unterscheiden sich vor allem durch die Höhe der angelegten Spannung und den Mechanismus der Ladungsverstärkung.