Strahlendosimetrie

Die Energiedosis ist definiert als die Energiemenge, die durch ionisierende Strahlung in einer Substanz abgegeben wird. Energiedosis wird das Symbol gegeben D . Die Energiedosis wird normalerweise in einer Einheit gemessen, die als Gray (Gy) bezeichnet wird und vom SI-System abgeleitet ist. Gelegentlich wird auch die Nicht-SI-Einheit rad verwendet, überwiegend in den USA.

Beispiele für absorbierte Dosen in Grautönen

Wir müssen beachten, dass Strahlung überall um uns herum ist. In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition auszudrücken, die aus verschiedenen Quellen erhalten werden können.

• 0,05 µGy – Schlafen neben jemandem
• 0,09 µGy – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 30 Meilen um ein Kernkraftwerk leben
• 0,1 µGy – Eine Banane essen
• 0,3 µGy – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 50 Meilen um ein Kohlekraftwerk leben
• 10 µGy – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 20 µGy – Röntgenaufnahme der Brust
• 40 µGy – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 600 µGy – Mammographie
• 1 000 µGy – Dosisgrenze für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
• 3 650 µGy – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
• 5 800 µGy – Brust-CT-Scan
• 10 000 µGy – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
• 20 000 µGy – Einzel-Ganzkörper-CT
• 175 000 µGy – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
• 5 000 000 µGy – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird .

Wie zu sehen ist, sind niedrige Dosen im Alltag üblich. Die vorherigen Beispiele können helfen, relative Größen zu veranschaulichen. Unter dem Gesichtspunkt der biologischen Konsequenzen ist es sehr wichtig, zwischen Dosen zu unterscheiden, die über kurze und längere Zeiträume erhalten werden . Eine „ akute Dosis “ tritt über einen kurzen und begrenzten Zeitraum auf, während eine „ chronische Dosis “ auftritt”Ist eine Dosis, die über einen längeren Zeitraum anhält, damit sie besser durch eine Dosisleistung beschrieben werden kann. Hohe Dosen neigen dazu, Zellen abzutöten, während niedrige Dosen dazu neigen, sie zu beschädigen oder zu verändern. Niedrige Dosen, die über lange Zeiträume verteilt sind, verursachen für kein Körperorgan ein unmittelbares Problem. Die Auswirkungen niedriger Strahlendosen treten auf der Ebene der Zelle auf, und die Ergebnisse werden möglicherweise über viele Jahre hinweg nicht beobachtet.

Die Energiedosis ist definiert als die Energiemenge, die durch ionisierende Strahlung in einer Substanz abgegeben wird. Energiedosis wird das Symbol gegeben D . Die Energiedosis wird normalerweise in einer Einheit gemessen, die als Gray (Gy) bezeichnet wird und vom SI-System abgeleitet ist. Gelegentlich wird auch die Nicht-SI-Einheit rad verwendet, überwiegend in den USA.

Einheiten der absorbierten Dosis

• Grau . Eine Dosis von einem Grau entspricht einer Energieeinheit (Joule), die in einem Kilogramm eines Stoffes gespeichert ist.
• RAD . Eine Dosis von einem Rad entspricht der Ablagerung von einhundert Erg Energie in einem Gramm eines beliebigen Materials.

Grau – Einheit der absorbierten Dosis

Eine Dosis von einem Grau entspricht einer Energieeinheit (Joule), die in einem Kilogramm eines Stoffes gespeichert ist. Diese Einheit wurde zu Ehren von Louis Harold Gray benannt , der einer der großen Pioniere der Strahlenbiologie war. Ein Grau ist eine große Menge der absorbierten Dosis. Eine Person, die eine Ganzkörperdosis von 1 Gy aufgenommen hat, hat pro kg Körpergewebe ein Joule Energie aufgenommen.

Absorbierte Dosen, die in der Industrie gemessen werden (außer in der Nuklearmedizin), weisen normalerweise niedrigere Dosen als ein Grau auf, und die folgenden Vielfachen werden häufig verwendet:

1 mGy (Milligray) = 1E-3 Gy

1 µGy (Mikrogray) = 1E-6 Gy

In der Industrie gemessene absorbierte Dosen (außer Nuklearmedizin) haben normalerweise niedrigere Dosen als ein Grau, und die folgenden Vielfachen werden häufig verwendet:

1 mGy (Milligray) = 1E-3 Gy

1 uGy (Mikrograu) = 1E-6 Gy

Die Umrechnungen von den SI-Einheiten in andere Einheiten lauten wie folgt:

• 1 Gy = 100 rad
• 1 mGy = 100 mrad

Das Grau und das Rad sind physikalische Einheiten. Sie beschreiben die physikalische Wirkung der einfallenden Strahlung (dh die pro kg abgelagerte Energiemenge), sagen jedoch nichts über die biologischen Folgen einer solchen Energiedeposition in lebendem Gewebe aus.

rad – Einheit der absorbierten Dosis

Eine Dosis von einem Rad entspricht der Ablagerung von einhundert Erg Energie in einem Gramm eines beliebigen Materials. Beachten Sie, dass der Erg eine Energieeinheit ist und 10 – ⁷ Joule entspricht. Eine verwandte Einheit, das Röntgen, wird zur Quantifizierung der Strahlenexposition verwendet. Der F-Faktor kann verwendet werden, um zwischen Rad und Röntgen umzuwandeln.

Ein Rad ist eine signifikant niedrigere Dosis als ein Grau, was eine große Menge der absorbierten Dosis darstellt. Eine Person, die eine Ganzkörperdosis von 100 rad aufgenommen hat, hat ein Joule Energie pro kg Körpergewebe aufgenommen. In der Industrie gemessene absorbierte Dosen (außer Nuklearmedizin) haben häufig vergleichbare Dosen wie ein Rad, und die folgenden Vielfachen werden häufig verwendet:

1 mrad (Millirad) = 1E-3 rad

1 krad (Kilorad) = 1E3 rad

Die Umrechnungen von den SI-Einheiten in andere Einheiten lauten wie folgt:

• 1 Gy = 100 rad
• 1 mGy = 100 mrad

Das Grau und das Rad sind physikalische Einheiten. Sie beschreiben die physikalische Wirkung der einfallenden Strahlung (dh die pro kg abgelagerte Energiemenge), sagen jedoch nichts über die biologischen Folgen einer solchen Energiedeposition in lebendem Gewebe aus.

Die Strahlungsdosis ist ein Maß für die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Es ist bekannt, dass ionisierende Strahlung den menschlichen Körper oder einen Gegenstand durchdringen kann. Die Energie, die durch diese Strahlenexposition absorbiert wird, wird als Strahlungsdosis oder einfach als Dosis bezeichnet: absorbiert, äquivalent und effektiv:

• Energiedosis,
• Äquivalente Dosis,
• Effektive Dosis.

Warum beschäftigen wir uns mit einer Strahlendosis? In den vorangegangenen Kapiteln haben wir die Radioaktivität und die Intensität einer radioaktiven Quelle erörtert , die normalerweise in Becquerel gemessen wird . Jede radioaktive Quelle stellt jedoch kein biologisches Risiko dar , solange sie von der Umwelt isoliert ist. Wenn jedoch Personen oder ein anderes System (auch nicht biologisch) Strahlung ausgesetzt sind, lagert sich Energie im Material ab und es wird eine Strahlungsdosis abgegeben.

Es ist daher sehr wichtig, zwischen der Radioaktivität einer radioaktiven Quelle und der Strahlungsdosis zu unterscheiden, die sich aus der Quelle ergeben kann. Im Allgemeinen hängt die Strahlungsdosis von den folgenden Faktoren in Bezug auf die radioaktive Quelle ab:

• Aktivität. Die Aktivität der Quelle beeinflusst direkt die im Material abgelagerte Strahlungsdosis.
• Art der Strahlung . Jede Strahlungsart interagiert auf unterschiedliche Weise mit der Materie . Beispielsweise können geladene Teilchen mit hohen Energien Atome direkt ionisieren. Andererseits interagieren elektrisch neutrale Teilchen nur indirekt, können aber auch einen Teil oder alle ihre Energien auf die Materie übertragen.
• Entfernung. Die Höhe der Strahlenexposition hängt vom Abstand zur Strahlungsquelle ab. Ähnlich wie bei der Hitze eines Feuers ist die Intensität der Wärmestrahlung zu hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos bestehen und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Ihnen auch die unzureichende Wärme schaden. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.
• Zeit. Die Höhe der Strahlenexposition hängt direkt (linear) von der Zeit ab, die Menschen in der Nähe der Strahlungsquelle verbringen.
• Abschirmung. Schließlich hängt die Strahlungsdosis auch vom Material zwischen Quelle und Objekt ab. Wenn die Quelle zu intensiv ist und Zeit oder Entfernung keinen ausreichenden Strahlenschutz bieten, kann die Abschirmung verwendet werden.

Die Gefahr ionisierender Strahlung besteht darin, dass die Strahlung unsichtbar ist und von den menschlichen Sinnen nicht direkt wahrgenommen werden kann. Menschen können Strahlung weder sehen noch fühlen, aber sie gibt Energie an die Körpermoleküle ab. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen der Strahlung und einem Molekül in kleinen Mengen übertragen, und es gibt gewöhnlich viele solcher Wechselwirkungen.

In Kernkraftwerken besteht das zentrale Problem darin, Mensch und Umwelt vor Gammastrahlen und Neutronen zu schützen , da die Reichweite geladener Teilchen (wie Betateilchen und Alphateilchen) in der Materie sehr gering ist. Andererseits müssen wir uns mit der Abschirmung aller Arten von Strahlung befassen, da jeder Kernreaktor eine signifikante Quelle für alle Arten von ionisierender Strahlung ist.

Siehe auch: Gammastrahlendämpfung

Siehe auch: Neutronenabschirmung

Radiometrische Datierung (oder radioaktive Datierung) ist eine Technik, mit der organische und auch anorganische Materialien aus einem Prozess mit radioaktivem Zerfall datiert werden . Die Methode vergleicht die Häufigkeit eines natürlich vorkommenden radioaktiven Isotops im Material mit der Häufigkeit seiner Zerfallsprodukte, die sich mit einer bekannten konstanten Zerfallsrate bilden.

Das radioaktive Zerfallsgesetz besagt, dass die Wahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit, mit der ein Kern zerfällt, unabhängig von der Zeit konstant ist. Diese Konstante wird als Abklingkonstante bezeichnet und mit λ, „Lambda“ bezeichnet. Diese konstante Wahrscheinlichkeit kann zwischen verschiedenen Arten von Kernen stark variieren, was zu den vielen verschiedenen beobachteten Zerfallsraten führt. Der radioaktive Zerfall einer bestimmten Anzahl von Atomen (Masse) ist zeitlich exponentiell.

Gesetz des radioaktiven Zerfalls: N = N ₀ .e – ^λt

Eine der ältesten radiometrischen Datierungsmethoden ist die Uran-Blei-Datierung . Das Alter der Erdkruste lässt sich aus dem Verhältnis der in geologischen Proben gefundenen Mengen an Uran-238 und Blei-206 abschätzen. Die lange Halbwertszeit des Isotops Uran-238 (4,51 × 10 ⁹ Jahre) eignet sich gut zur Abschätzung des Alters der frühesten magmatischen Gesteine ​​und für andere radiometrische Datierungen, einschließlich Uran-Thorium-Datierung und Uran-Datierung. Uran Datierung.

Die Uran-Blei-Datierung basiert auf der Messung des ersten und des letzten Mitglieds der Uranreihe , einer von drei klassischen radioaktiven Reihen, die mit natürlich vorkommendem Uran-238 beginnen . Diese radioaktive Zerfallskette besteht aus instabilen schweren Atomkernen daß Zerfall durch eine Sequenz von alpha und beta Zerfällebis ein stabiler Kern erreicht ist. Im Falle der Uranreihe ist der stabile Kern Blei-206. Man geht davon aus, dass alle heute in der Probe gefundenen Blei-206-Kerne ursprünglich Uran-238-Kerne waren. Das bedeutet, dass die Probe bei der Bildung der Kruste keine Blei-206-Kerne enthielt. Wenn keine anderen Bleiisotope in der Probe gefunden werden, ist dies eine vernünftige Annahme. Unter dieser Bedingung kann das Alter der Probe unter der Annahme eines exponentiellen Zerfalls von Uran-238 berechnet werden. Das ist:

Die Uran-Blei-Datierungsmethode wird normalerweise am mineralischen Zirkon durchgeführt . Zirkone aus Jack Hills in Westaustralien haben ein U-Pb-Alter von bis zu 4,404 Milliarden Jahren hervorgebracht , das als Zeitalter der Kristallisation interpretiert wird und sie zu den ältesten Mineralien auf der Erde macht.

Age of the Earth – Uran-Blei-Datierung

Das Alter der Erde beträgt etwa 4,54 Milliarden Jahre . Diese Datierung basiert auf radiometrischen Altersangaben von Meteoritenmaterial und stimmt mit den radiometrischen Altersangaben der ältesten bekannten Erd- und Mondproben überein.

Das Alter der Erde beträgt etwa 4,54 Milliarden Jahre . Diese Datierung basiert auf radiometrischen Altersangaben von Meteoritenmaterial und stimmt mit den radiometrischen Altersangaben der ältesten bekannten Erd- und Mondproben überein.

Eine der ältesten radiometrischen Datierungsmethoden ist die Uran-Blei-Datierung . Das Alter der Erdkruste lässt sich aus dem Verhältnis der in geologischen Proben gefundenen Mengen an Uran-238 und Blei-206 abschätzen. Die lange Halbwertszeit des Isotops Uran-238 (4,51 × 10 ⁹ Jahre) eignet sich gut zur Abschätzung des Alters der frühesten magmatischen Gesteine ​​und für andere radiometrische Datierungen, einschließlich Uran-Thorium-Datierung und Uran-Datierung. Uran Datierung.

Die Uran-Blei-Datierung basiert auf der Messung des ersten und des letzten Mitglieds der Uranreihe , einer von drei klassischen radioaktiven Reihen, die mit natürlich vorkommendem Uran-238 beginnen . Diese radioaktive Zerfallskette besteht aus instabilen schweren Atomkernen daß Zerfall durch eine Sequenz von alpha und beta Zerfällebis ein stabiler Kern erreicht ist. Im Falle der Uranreihe ist der stabile Kern Blei-206. Man geht davon aus, dass alle heute in der Probe gefundenen Blei-206-Kerne ursprünglich Uran-238-Kerne waren. Das bedeutet, dass die Probe bei der Bildung der Kruste keine Blei-206-Kerne enthielt. Wenn keine anderen Bleiisotope in der Probe gefunden werden, ist dies eine vernünftige Annahme. Unter dieser Bedingung kann das Alter der Probe unter der Annahme eines exponentiellen Zerfalls von Uran-238 berechnet werden. Das ist:

Die Uran-Blei-Datierungsmethode wird normalerweise am mineralischen Zirkon durchgeführt . Zirkone aus Jack Hills in Westaustralien haben ein U-Pb-Alter von bis zu 4,404 Milliarden Jahren hervorgebracht , das als Zeitalter der Kristallisation interpretiert wird und sie zu den ältesten Mineralien auf der Erde macht.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.

Die C14-Datierung , auch bekannt als Radiokarbonmethode, ist eine Methode zur Bestimmung des Alters eines Objekts, das organisches Material enthält, unter Verwendung der Eigenschaften von Radionuklid-Kohlenstoff-14. Radioaktiver Kohlenstoff-14 hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren und unterliegt einem β− -Zerfall , bei dem das Neutron in ein Proton , ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino umgewandelt wird :

Trotz dieser im Vergleich zum Alter der Erde kurzen Halbwertszeit ist Kohlenstoff-14 ein natürlich vorkommendes Isotop. Ihre Anwesenheit kann durch die folgende einfache Beobachtung erklärt werden. Unsere Atmosphäre enthält viele Gase, einschließlich Stickstoff-14. Außerdem wird die Atmosphäre ständig mit energiereichen kosmischen Strahlen bombardiert , die aus Protonen, schwereren Kernen oder Gammastrahlen bestehen. Diese kosmischen Strahlen interagieren mit Kernen in der Atmosphäre und produzieren auch energiereiche Neutronen. Diese Neutronen, die bei diesen Kollisionen entstehen, können von Stickstoff-14 absorbiert werden, um ein Isotop von Kohlenstoff-14 zu erzeugen:

Kohlenstoff-14 kann auch durch andere Neutronenreaktionen in der Atmosphäre erzeugt werden, einschließlich insbesondere 13C (n, γ) 14C und 17O (n, α) 14C. Infolgedessen wird Kohlenstoff-14 in der oberen Atmosphäre kontinuierlich durch Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit atmosphärischem Stickstoff gebildet. Durchschnittlich ist nur eines von 1,3 × 10 ¹² Kohlenstoffatomen in der Atmosphäre ein radioaktives Kohlenstoff-14-Atom.

Der entstehende Kohlenstoff-14 verbindet sich mit Luftsauerstoff zu radioaktivem Kohlendioxid, die durch Photosynthese in Pflanzen eingebaut wird. Folglich enthalten alle biologischen Systeme wie Pflanzen, Tiere und Menschen einen bestimmten Anteil an radioaktivem Kohlenstoff-14. Solange das biologische System lebt, ist der Spiegel aufgrund der konstanten Aufnahme aller Kohlenstoffisotope konstant. Wenn das biologische System stirbt, hört es auf, Kohlenstoff mit seiner Umgebung auszutauschen, und von diesem Zeitpunkt an beginnt die Menge an Kohlenstoff-14, die es enthält, abzunehmen, wenn der Kohlenstoff-14 einem radioaktiven Zerfall unterliegt. Andererseits bleibt die Menge an stabilem Kohlenstoff-12 unverändert. Infolgedessen ändert sich die relative Konzentration dieser beiden Isotope in einem Organismus nach dessen Tod. Das Verfahren ermöglicht es, Daten mit einer Genauigkeit von etwa ± 100 Jahren bis vor etwa 20.000 Jahren zu erfassen.

Die Technik der Kohlenstoffdatierung wurde ursprünglich 1949 von Willard Libby und seinen Kollegen vorgeschlagen. 1960 erhielt Willard Libby für diese Arbeit den Nobelpreis für Chemie.

Radiometrische Datierung (oder radioaktive Datierung) ist eine Technik, mit der organische und auch anorganische Materialien aus einem Prozess mit radioaktivem Zerfall datiert werden . Die Methode vergleicht die Häufigkeit eines natürlich vorkommenden radioaktiven Isotops im Material mit der Häufigkeit seiner Zerfallsprodukte, die sich mit einer bekannten konstanten Zerfallsrate bilden.

Alle diese Methoden basieren auf der Tatsache, dass die Geschwindigkeit, mit der radioaktive Kerne zerfallen, von ihrer Umgebung nicht beeinflusst wird. Sie können verwendet werden, um das Alter einer Materialprobe oder eines Objekts, das ein radioaktives Isotop enthält, abzuschätzen. Die Berechnung des Zerfalls radioaktiver Kerne ist relativ einfach, da es nur ein Grundgesetz gibt, das den gesamten Zerfallsprozess regelt.

Das radioaktive Zerfallsgesetz besagt, dass die Wahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit, mit der ein Kern zerfällt, unabhängig von der Zeit konstant ist. Diese Konstante wird als Abklingkonstante bezeichnet und mit λ, „Lambda“ bezeichnet. Diese konstante Wahrscheinlichkeit kann zwischen verschiedenen Arten von Kernen stark variieren, was zu den vielen verschiedenen beobachteten Zerfallsraten führt. Der radioaktive Zerfall einer bestimmten Anzahl von Atomen (Masse) ist zeitlich exponentiell.

Gesetz des radioaktiven Zerfalls: N = N ₀ .e – ^λt

Zu den bekanntesten Techniken gehören:

• carbon-14 datierung,
• Kalium-Argon-Datierung,
• Uran-Blei-Datierung .

Radiometrische Datierungsmethoden werden in der Geochronologie verwendet , um die geologische Zeitskala zu bestimmen . Sie können auch verwendet werden, um archäologische Materialien einschließlich antiker Artefakte zu datieren .

Kohlenstoff-14 Datierung – Radiocarbon Datierung

Die Kohlenstoff-14-Datierung , auch bekannt als Radiokohlenstoff-Datierung , ist eine Methode zur Bestimmung des Alters eines Objekts, das organisches Material enthält, unter Verwendung der Eigenschaften von Radionuklid-Kohlenstoff-14. Radioaktiver Kohlenstoff-14 hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren und unterliegt einem β− -Zerfall , bei dem das Neutron in ein Proton , ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino umgewandelt wird :

Trotz dieser im Vergleich zum Alter der Erde kurzen Halbwertszeit ist Kohlenstoff-14 ein natürlich vorkommendes Isotop. Sein Vorhandensein kann durch die folgende einfache Beobachtung erklärt werden. Unsere Atmosphäre enthält viele Gase, einschließlich Stickstoff-14. Außerdem wird die Atmosphäre ständig mit hochenergetischen kosmischen Strahlen bombardiert , die aus Protonen, schwereren Kernen oder Gammastrahlen bestehen. Diese kosmischen Strahlen interagieren mit Kernen in der Atmosphäre und produzieren auch hochenergetische Neutronen. Diese bei diesen Kollisionen erzeugten Neutronen können von Stickstoff-14 absorbiert werden, um ein Isotop von Kohlenstoff-14 zu erzeugen:

Kohlenstoff-14 kann auch in der Atmosphäre durch andere Neutronenreaktionen erzeugt werden, einschließlich insbesondere 13C (n, γ) 14C und 17O (n, α) 14C. Infolgedessen wird Kohlenstoff-14 in der oberen Atmosphäre durch Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit atmosphärischem Stickstoff kontinuierlich gebildet. Im Durchschnitt ist nur eines von 1,3 x 10 ¹² Kohlenstoffatomen in der Atmosphäre ein radioaktives Kohlenstoff-14-Atom.

Der resultierende Kohlenstoff-14 verbindet sich mit Luftsauerstoff zu radioaktivem Kohlendioxid, das durch Photosynthese in Pflanzen eingebaut wird. Folglich enthalten alle biologischen Systeme wie Pflanzen, Tiere und Menschen einen bestimmten Anteil an radioaktivem Kohlenstoff-14. Solange das biologische System lebt, ist der Spiegel aufgrund der konstanten Aufnahme aller Kohlenstoffisotope konstant. Wenn das biologische System stirbt, hört es auf, Kohlenstoff mit seiner Umgebung auszutauschen, und ab diesem Zeitpunkt beginnt die Menge an Kohlenstoff-14, die es enthält, abzunehmen, wenn der Kohlenstoff-14 radioaktiv zerfällt. Andererseits bleibt die Menge an stabilem Kohlenstoff-12 unverändert. Infolgedessen ändert sich die relative Konzentration dieser beiden Isotope in jedem Organismus nach seinem Tod. Mit dieser Methode können Daten bis vor etwa 20.000 Jahren mit einer Genauigkeit von etwa ± 100 Jahren erstellt werden.

Die Technik der Kohlenstoffdatierung wurde ursprünglich 1949 von Willard Libby und seinen Kollegen vorgeschlagen. 1960 erhielt Willard Libby für diese Arbeit den Nobelpreis für Chemie.

Zeitalter der Erde – Uran-Blei-Datierung

Das Alter der Erde beträgt etwa 4,54 Milliarden Jahre . Diese Datierung basiert auf Beweisen aus der radiometrischen Altersdatierung von Meteoritenmaterial und stimmt mit dem radiometrischen Alter der ältesten bekannten terrestrischen und Mondproben überein.

Eine der ältesten radiometrischen Datierungsmethoden ist die Uran-Blei-Datierung . Das Alter der Erdkruste kann aus dem Verhältnis zwischen den Mengen an Uran-238 und Blei-206 in geologischen Proben geschätzt werden. Aufgrund der langen Halbwertszeit des Isotops Uran-238 (4,51 × 10 ⁹ Jahre) eignet es sich gut zur Abschätzung des Alters der frühesten magmatischen Gesteine ​​und für andere Arten der radiometrischen Datierung, einschließlich Uran-Thorium-Datierung und Uran-Datierung Uran-Datierung.

Die Datierung von Uran-Blei basiert auf der Messung des ersten und des letzten Mitglieds der Uranreihe , einer von drei klassischen radioaktiven Reihen, die mit natürlich vorkommendem Uran-238 beginnen . Diese radioaktive Zerfallskette besteht aus instabilen schweren Atomkernen daß Zerfall durch eine Sequenz von alpha und beta Zerfällebis ein stabiler Kern erreicht ist. Im Fall von Uranreihen ist der stabile Kern Blei-206. Es wird angenommen, dass alle heute in der Probe gefundenen Blei-206-Kerne ursprünglich Uran-238-Kerne waren. Das heißt, bei der Krustenbildung enthielt die Probe keine Blei-206-Kerne. Wenn in der Probe keine anderen Bleiisotope gefunden werden, ist dies eine vernünftige Annahme. Unter dieser Bedingung kann das Alter der Probe berechnet werden, indem ein exponentieller Zerfall von Uran-238 angenommen wird. Das ist:

Die Uran-Blei-Datierungsmethode wird normalerweise am Mineral Zirkon durchgeführt . Zirkone aus Jack Hills in Westaustralien haben ein U-Pb-Alter von bis zu 4,404 Milliarden Jahren ergeben , das als Kristallisationszeitalter interpretiert wird. Damit sind sie die ältesten Mineralien, die bisher auf der Erde datiert wurden.

Im Strahlenschutz ist rem (eine Abkürzung für Roentgen Equivalent Man ) die Nicht-SI-Einheit der Äquivalentdosis , die überwiegend in den USA verwendet wird. Der rem repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung von einhundert Erg ( ein Rad ) Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Die rem wird nicht von der Einheit abgeleiteten Belichtung , die Roentgen . Das Akronym ist heute ein irreführendes historisches Artefakt, da 1 Röntgen in weichem biologischem Gewebe tatsächlich etwa 0,96 rem ablegt, wenn alle Gewichtungsfaktoren gleich eins sind.

Beispiele für Dosierungen in Rem

Wir müssen beachten, dass Strahlung überall um uns herum ist. In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition auszudrücken, die aus verschiedenen Quellen erhalten werden können.

• 0,005 mrem – Neben jemandem schlafen
• 0,009 mrem  – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 30 Meilen um ein Kernkraftwerk leben
• 0,01 mrem  – Eine Banane essen
• 0,03 mrem  – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 80 km um ein Kohlekraftwerk leben
• 1 mrem  – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 2 mrem  – Röntgenaufnahme der Brust
• 4 mrem  – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 60 mrem  – Mammographie
• 100 mrem  – Dosisbegrenzung für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
• 365 mrem  – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
• 580 mrem  – Brust-CT-Scan
• 1 000 mrem  – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
• 2 000 mrem  – einzelner Ganzkörper-CT-Scan
• 17 500 mrem  – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
• 500 000 mrem  – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird .

Wie zu sehen ist, sind niedrige Dosen im Alltag üblich. Die vorherigen Beispiele können helfen, relative Größen zu veranschaulichen. Unter dem Gesichtspunkt der biologischen Konsequenzen ist es sehr wichtig, zwischen Dosen zu unterscheiden, die über kurze und längere Zeiträume erhalten werden . Eine „ akute Dosis “ tritt über einen kurzen und begrenzten Zeitraum auf, während eine „ chronische Dosis “ auftritt”Ist eine Dosis, die über einen längeren Zeitraum anhält, damit sie besser durch eine Dosisleistung beschrieben werden kann. Hohe Dosen neigen dazu, Zellen abzutöten, während niedrige Dosen dazu neigen, sie zu beschädigen oder zu verändern. Niedrige Dosen, die über lange Zeiträume verteilt sind, verursachen für kein Körperorgan ein unmittelbares Problem. Die Auswirkungen niedriger Strahlendosen treten auf der Ebene der Zelle auf, und die Ergebnisse werden möglicherweise über viele Jahre hinweg nicht beobachtet.

Im Strahlenschutz ist rem (eine Abkürzung für Roentgen Equivalent Man ) die Nicht-SI-Einheit der Äquivalentdosis , die überwiegend in den USA verwendet wird. Der rem repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung von einhundert Erg ( ein Rad ) Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Die rem wird nicht von der Einheit abgeleiteten Belichtung , die Roentgen . Das Akronym ist heute ein irreführendes historisches Artefakt, da 1 Röntgen in weichem biologischem Gewebe tatsächlich etwa 0,96 rem ablegt, wenn alle Gewichtungsfaktoren gleich eins sind.

Wie geschrieben wurde, wird der rem für Strahlendosismengen wie Äquivalentdosis und effektive Dosis verwendet . Die Äquivalentdosis (Symbol H _T ) ist eine für einzelne Organe berechnete Dosismenge (Index T – Gewebe). Die äquivalente Dosis basiert auf der absorbierten Dosis eines Organs, angepasst an die Wirksamkeit der Strahlungsart . Die SI – Einheit von H _T ist die Sievert (Sv) oder aber rem (roentgen equivalent man) ist immer noch häufig verwendet ( 1 Sv = 100 rem ).

REM und RAD

Zum Strahlenschutz wird die Energiedosis über ein Organ oder Gewebe T gemittelt und dieser Energiedosismittelwert für die Strahlungsqualität mit dem Strahlungsgewichtungsfaktor w _R für die Art und Energie der auf das Organ einfallenden Strahlung gewichtet Körper. Der Strahlungsgewichtungsfaktor ist ein dimensionsloser Faktor zur Bestimmung der Äquivalentdosis aus der über ein Gewebe oder Organ gemittelten Energiedosis und basiert auf der Art der absorbierten Strahlung. Die resultierende gewichtete Dosis wurde als Organ- oder Gewebeäquivalentdosis bezeichnet:

Eine äquivalente Dosis von einer rem darstellt , dass die Menge der Strahlungsdosis , die äquivalent ist, in Bezug auf die angegebenen biologischen Schaden an einem rad von Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen . Eine durch Gammastrahlung verursachte Dosis von einem Rem entspricht einer Energiedeposition von einhundert Erg Energie in einem Kilogramm Gewebe. Das heißt, ein Rem entspricht einem Rad Gammastrahlen, die in einem bestimmten Gewebe abgelagert sind. Andererseits kann ein ähnlicher biologischer Schaden (ein Rem) nur durch 1/20 Rad Alpha-Strahlung verursacht werden (aufgrund eines hohen W _R der Alpha-Strahlung). Ähnlich wie bei Sieverts handelt es sich auch bei Rems nicht um eine physikalische Dosiseinheit. Zum Beispiel führt eine absorbierte Dosis von 1 Rad durch Alpha-Partikel zu einer äquivalenten Dosis von 20 Rems. Dies mag paradox erscheinen. Dies impliziert, dass die Energie des einfallenden Strahlungsfeldes in Erg um den Faktor 20 angestiegen ist, wodurch die Gesetze der Energieerhaltung verletzt wurden . Dies ist jedoch nicht der Fall. Der rem ergibt sich aus der aufgenommenen Dosis der physikalischen Größe, berücksichtigt aber auch die biologische Wirksamkeit der Strahlung, die von der Strahlungsart und der Energie abhängt. Der Strahlungsgewichtungsfaktor bewirkt, dass der rem keine physikalische Einheit sein kann.

Ein Rem ist auch eine große Menge der Äquivalentdosis. Eine Person, die eine Ganzkörperdosis von 1 Rem absorbiert hat, hat einhundert Erg Energie in jedem kg Körpergewebe absorbiert (im Falle von Gammastrahlen).

In Industrie und Medizin gemessene äquivalente Dosen weisen gewöhnlich niedrigere Dosen als ein Rem auf, und die folgenden Vielfachen werden häufig verwendet:

1 mrem (millirem) = 1E-3 rem

1 krem ​​(kilorem) = 1E3 rem

Die Umrechnungen von SI-Einheiten in andere Einheiten lauten wie folgt:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

Im Strahlenschutz ist das Sievert eine abgeleitete Einheit aus Äquivalentdosis und effektiver Dosis. Das Sievert repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung eines Joules Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Die Einheit von Sievert ist für den Strahlenschutz von Bedeutung und wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat.

In Veröffentlichung 60 definierte der ICRP die effektive Dosis als die doppelt gewichtete Summe der absorbierten Dosis in allen Organen und Geweben des Körpers. Dosisgrenzwerte werden in Bezug auf die wirksame Dosis festgelegt und gelten für den Einzelnen für Strahlenschutzzwecke, einschließlich der allgemeinen Risikobewertung. Mathematisch kann die effektive Dosis ausgedrückt werden als: