Überblick über die wichtigsten Begriffe aus dem Bereich der Strahlenphysik

I. Allgemeines

Für dezimale Bruchteile oder Vielfache von Maßeinheiten gibt es Vorsätze und Vorsatzzeichen. Die in dieser Aufstellung am häufigsten verwendeten sind:

II. Begriffe aus der Kernphysik

1. Radioaktiver Zerfall

Unter Radioaktivität versteht man die Eigenschaft bestimmter Atomkerne, von selbst und ohne äußere Einflüsse in andere Arten von Atomkernen überzugehen. Dabei wird ionisierende Strahlung ausgesandt.

Je nach Zerfallsprozess werden dabei -Strahlung so wie -Strahlung oder -Strahlung frei.
(Anmerkung. -Teilchen sind Heliumkerne, -Teilchen sind Elektronen, -Strahlung ist eine elektromagnetische Welle mit extrem hoher Frequenz)

2. Aktivität

Unter Aktivität versteht man die Zahl der radioaktiven Umwandlungen pro Zeiteinheit.

Einheit.

Alte Einheit:

3. Halbwertszeit

Als Halbwertszeit bezeichnet man jene Zeitspanne, in der ein radioaktiver Stoff durch Zerfall die Hälfte seiner Aktivität verliert, d.h. die Aktivität auf die Hälfte eines Ausgangswertes abgesunken ist. Die Halbwertszeit ist eine für jedes Nuklid charakteristische Größe.

Nach einer Zeitspanne von 10 Halbwertszeiten ist die Aktivität auf abgesunken.

4. Energie der Strahlung

Bei jedem radioaktiven Zerfall wird Energie frei, die sich auf die Bruchstücke aufteilt.

Beispiel: Zerfall von Jod () zum Edelgas Xenon ()

Das Jodatom zerfällt in ein Xenonatom, ein Elektron, ein Antineutrino und ein Gammaquant (elektromagnetische Welle). In diesem Fall erhält das Elektron (e-) eine Energie von ca. 0,61 MeV, die elektromagnetische Welle (-Strahlung) ca. 0,36 MeV.

(Bemerkung: 1 eV = 1 Elektronenvolt = Joule = Wattsekunden)

5. Ionendosisleistung

Die Einwirkung von Strahlung (Elektronen, -Strahlung, ...) auf Materie führt zur Ionisation von Atomen – die Bildung von positiv und negativ geladene Ionen. Da die in der Luft gemessene Ionendosis direkt auf die Ionendosis im Weichteilgewebe übertragbar ist, und leicht zu messen ist, wird sie gerne als erste Näherung für die Erfassung der Strahlendosis verwendet.

Die Ionendosisleistung gibt die Anzahl der pro Kilogramm Luft und Sekunde gebildeten Ionenpaare an.

Einheit:

Alte Einheit:

6. Ionendosis

Die Ionendosis ergibt sich als Produkt aus Ionendosisleistung und Zeit (dieser Zusammenhang gilt allgemein für jede Dosis und Dosisleistung). Stellt man daher die Zeitabhängigkeit der Ionendosisleistung in einem Diagramm dar, so entspricht die Fläche unter der Kurve der Dosis.

Einheit:

Alte Einheit:  

7. Energiedosis

Die Energie der radioaktiven Zerfallsprodukte (Elektronen, -Strahlung) kann auf Materie übertragen werden. Bei diesem Vorgang wird ein mikroskopischer Strahlenschaden verursacht. Menschliches Gewebe ist i.a. imstande, solche Schäden wieder rückgängig zu machen.

Einheit:

Alte Einheit:
(für menschliches Gewebe); Ionendosis ~ Energiedosis, d.h. die Teilchen geben fast ihre gesamte Energie ab.

8. Äquivalentdosis (Biologische Wirkung)

Verschiedene Strahlenarten gleicher Energiedosis zeigen unterschiedliche biologische Auswirkungen. Diese Tatsache wird durch den Qualitätsfaktor q der Strahlung beschrieben. Die biologische Wirkung wird in Sievert (alt ) gemessen. Für den Zusammenhang zwischen Energiedosis und biologischer Wirkung gilt

Einheit:

Alte Einheit:

Für den Qualitätsfaktor q gilt:

Historische Anmerkung:
In den alten Einheiten gilt für -Strahlung und menschliches Gewebe:

Die Gleichheit der Zahlenwerte war sehr praktisch, hat aber zu einer unsauberen Verwendung der drei Größen geführt. Verwechslungen der Einheiten und Begriffe waren die Folge.