Techniklexikon

Szintillation

FestkörperphysikAstronomie und Astrophysik,

1) Festkörperphysik: je nach Art des Szintillators auf ganz unterschiedliche Weise erzeugte Leuchterscheinung, die zu den Lumineszenz-Phänomenen gehört. Szintillation tritt u.a. auf durch molekulare Anregung (in organischen Stoffen mit aromatischen Ringen), durch Exzitonen (z.B. in Plastikszintillatoren, erklärbar durch das Bändermodell von Kristallen) und in Gasen durch Abregung angeregter Atome in den Grundzustand. Organische Szintillatoren liegen häufig kristallin, flüssig oder als »plastics« vor. Die Lichtausbeute liegt bei etwa einem emittierten Photon je 100 eV deponierter Teilchenenergie. Die typischen Anstiegszeiten der Signale liegen bei 150 ps, während die Zerfallszeiten etwa im Nanosekundenbereich liegen. Durch die leichte Handhabung ist die Geometrie, in die diese Materialien verarbeitet werden können, stark variabel. In Plastikszintillatoren werden häufig 2 bis 3 ausgewählte Fluoreszenzstoffe verarbeitet (z.B. Polystyren, Acryl mit Naphtalen als Szintillator), da der Fluoreszenzstoff im allgemeinen nicht transparent für sein eigenes Licht ist. Die zweite oder gegebenenfalls dritte Komponente dient dann als Wellenlängenschieber. Ausserdem werden die Zerfallszeiten der emittierten Signale stark beschleunigt. Plastikszintillatoren finden z.B. auch beim Neutronennachweis durch Rückstossprotonen Anwendung. Besonders ausgeprägt leuchten organische Stoffe mit aromatischen Ringen (z. B. Polyvinyltoluen). Anorganische Szintillatoren haben zwar längere Abklingzeiten, verfügen aber über eine deutlich grössere Lichtausbeute als organische Stoffe. Der Szintillationsmechanismus in diesen Materialien ist als Effekt der Anregung des Gitters über Exzitonen verstehbar.

2) Astronomie: Flimmern, Funkeln, besonders in Horizontnähe, in kalten Winternächten aber auch in deutlich grösserer Höhe sichtbares Flimmern der Sterne, das gleichzeitig mit Farb- und Helligkeitsänderungen verbunden ist. Hervorgerufen wird das Flimmern durch das Seeing der Atmosphäre, also durch unterschiedlich warme Luftelemente von wenigen Zentimetern Durchmesser, an deren Grenzen das Licht auf Grund des unterschiedlichen Brechungsindex ständig gebrochen wird.