Wie wechselwirkt radioaktive Strahlung mit Materie?
Wechselwirkung mit Materie: Ionisation
Radioaktive Teilchen haben eine so hohe Energie, dass sie beim Zusammenstoß mit
einem Atom dieses in der Regel ionisieren.
α-Strahlen haben dabei einen so hohen
Wirkungsquerschnitt, dass sie sofort eine Vielzahl von Stößen ausführen, sobald
sie auf Materie treffen. Selbst in Gasen geben sie dabei innerhalb weniger
Centimeter ihre gesamte Eergie ab. Bei dichterer Materie ist dies bereits nach
Bruchteilen von Millimetern (z.B. innerhalb der Haut) der Fall.
β-Strahlen haben einen geringeren Wirkungsquerschnitt
und können in Gasen einige Meter zurücklegen, bevor sie ihre Energie
vollständig abgegeben haben. Bei den Positronen kommt als zusätzlicher Effekt
die Wechselwirkung mit einem Elektron hinzu. Da hier ein
Materie-Antimaterie-Paar vorliegt vernichten sich die beiden Teilchen und
zerstrahlen zu reiner Energie.
γ-Strahlen haben den geringsten Wirkungsquerschnitt und
treten nur leicht geschwächt durch Materie hindurch. Sie können meterdicke
Betonmauern durchdringen und hinterlassen dort eine schwache Ionisationsspur.
Messgrößen der Dosimetrie: Wir unterscheiden
in der Dosimetrie drei Messgrößen:
Aktivität in Becquerel (Bq) Die Aktivität gibt die Anzahl an
Zerfällen in einem Körper pro Sekunde an. Dabei wird nicht berücksichtigt, um
welche Art von Zerfall es sich handelt oder wie hoch die tatsächliche Energie
der Strahlung ist.
Es gilt:
Sie ist die Größe, die in der Regel mit Hilfe von Dosimetern
(Geiger-Müller-Zählrohr, Fotoplätchen o.ä.) zunächst gemessen wird. Die
folgenden Größen werden aus dieser Größe berechnet.
Energiedosis in Gray (Gy) Kennt man die bei einem Zerfall
freigesetzte Energie, so kann man aus der Aktivität und der Dauer der
Strahlenbelastung auf die abgegebene Energie schließen.
Die Energiedosis ist definiert als die Energiemenge, die ein Kilogramm eines
Stoffes aufnimmt. Sie hängt von der Art und Energie der abgegebenen Strahlung
und von der Dauer der Bestrahlung ab.
Es gilt: mit A. Aktivität, W: bei einem Zerfall freigesetzte Energie, t: Dauer
der Belastung
Äquivalentdosis in Sievert: Die Energiedosis wird mit zwei
Qualitätsfaktoren Q versehen. Sie berücksichtigen zum einen die Art der
Strahlung (Q1: stark reaktive α-Strahlung hat einen Faktor bis
hin zu 20, Röntgenstrahlung hat den Faktor 1) und zum anderen die Körperteile,
die von der Strahlung getroffen werden (Q2: Die auftretenden Schäden
sind im Muskelgewebe weitaus ungefährlicher als in inneren Organen.)
Es gilt: H = D·Q1Q2
Früher war auch die Einheit rem üblich. Es gilt 1Sv = 100 rem.