Was ist Alphastrahlung – Definition

Alpha-Strahlung besteht aus Alpha-Teilchen, die energetische Heliumkerne sind. Die Erzeugung von Alpha-Strahlung wird als Alpha-Zerfall bezeichnet. Die Abschirmung von Alphastrahlung ist kein schwieriges Problem. Strahlendosimetrie

Formen ionisierender Strahlung

Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
Wechselwirkung von Strahlung mit Materie

Ionisierende Strahlung wird nach der Art der Partikel oder elektromagnetischen Wellen kategorisiert, die den ionisierenden Effekt erzeugen. Diese Teilchen / Wellen haben unterschiedliche Ionisationsmechanismen und können wie folgt gruppiert werden:

  • Direkt ionisierend . Geladene Teilchen ( Atomkerne, Elektronen, Positronen, Protonen, Myonen usw. ) können Atome direkt durch fundamentale Wechselwirkung durch die Coulomb-Kraft ionisieren, wenn sie ausreichend kinetische Energie tragen. Diese Teilchen müssen sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, um die erforderliche kinetische Energie zu erreichen. Sogar Photonen (Gammastrahlen und Röntgenstrahlen) können Atome durch den photoelektrischen Effekt und den Compton-Effekt direkt (obwohl sie elektrisch neutral sind) ionisieren, aber die sekundäre (indirekte) Ionisation ist viel bedeutender.
    • Alpha-Strahlung . Alphastrahlung besteht aus Alphateilchen mit hoher Energie / Geschwindigkeit. Die Produktion von Alpha-Partikeln wird als Alpha-Zerfall bezeichnet. Alpha-Teilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die zu einem Teilchen zusammengebunden sind, das mit einem Heliumkern identisch ist. Alpha-Teilchen sind relativ groß und tragen eine doppelt positive Ladung. Sie sind nicht sehr durchdringend und ein Stück Papier kann sie aufhalten. Sie reisen nur wenige Zentimeter, setzen aber ihre ganze Energie auf ihren kurzen Wegen ab.
    • Beta-Strahlung . Beta-Strahlung besteht aus freien Elektronen oder Positronen mit relativistischen Geschwindigkeiten. Beta-Teilchen (Elektronen) sind viel kleiner als Alpha-Teilchen. Sie tragen eine einzige negative Ladung. Sie sind durchdringender als Alpha-Partikel, aber dünnes Aluminiummetall kann sie aufhalten. Sie können mehrere Meter zurücklegen, aber an jedem Punkt ihrer Wege weniger Energie ablagern als Alpha-Partikel.
  • Indirekt ionisierend . Indirekte ionisierende Strahlung besteht aus elektrisch neutralen Partikeln und interagiert daher nicht stark mit Materie. Der Großteil der Ionisationseffekte ist auf Sekundärionisationen zurückzuführen.
    • Photonenstrahlung ( Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen). Photonenstrahlung besteht aus hochenergetischen Photonen . Diese Photonen sind Teilchen / Wellen (Wellen-Teilchen-Dualität) ohne Ruhemasse oder elektrische Ladung. Sie können 10 Meter oder mehr in der Luft fliegen. Dies ist eine große Entfernung im Vergleich zu Alpha- oder Betateilchen. Gammastrahlen lagern jedoch weniger Energie auf ihren Wegen ab. Blei, Wasser und Beton stoppen die Gammastrahlung. Photonen (Gammastrahlen und Röntgenstrahlen) können Atome direkt durch den photoelektrischen Effekt und den Compton-Effekt ionisieren, wo das relativ energetische Elektron erzeugt wird. Das Sekundärelektron erzeugt weiterhin mehrere Ionisationsereignisse , daher ist die sekundäre (indirekte) Ionisation viel bedeutender.
    • Neutronenstrahlung . Neutronenstrahlung besteht aus freien Neutronen bei allen Energien / Geschwindigkeiten. Neutronen können durch Kernspaltung oder durch Zerfall einiger radioaktiver Atome emittiert werden . Neutronen haben keine elektrische Ladung und können keine direkte Ionisation verursachen. Neutronen ionisieren Materie nur indirekt . Wenn beispielsweise Neutronen auf die Wasserstoffkerne treffen, entsteht Protonenstrahlung (schnelle Protonen). Neutronen können von Partikeln mit hoher Geschwindigkeit und hoher Energie bis zu Partikeln mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Energie (sogenannte thermische Neutronen) reichen. Neutronen können sich ohne Wechselwirkung über mehrere hundert Meter in der Luft bewegen.

Alpha-Strahlung

Alphastrahlung  besteht aus Alphateilchen , die energetische Heliumkerne sind . Die Produktion von Alpha-Partikeln wird als Alpha-Zerfall bezeichnet. Alpha-Teilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen , die zu einem Teilchen zusammengebunden sind, das mit einem Heliumkern identisch ist. Alpha-Teilchen sind relativ groß und tragen eine doppelt positive Ladung.

Die wichtigsten Eigenschaften von Alpha-Partikeln sind in folgenden Punkten zusammengefasst:

  • Alpha-Teilchen sind energetische Heliumkerne, sie sind relativ schwer und tragen eine doppelt positive Ladung .
  • Typische Alpha-Teilchen haben eine kinetische Energie von etwa 5 MeV. Dies ist auf die Natur des Alpha-Zerfalls zurückzuführen.
  • Reiner Alpha-Zerfall ist sehr selten, Alpha-Zerfall wird häufig von Gammastrahlung begleitet .
  • Alpha-Teilchen interagieren mit Materie hauptsächlich durch Coulomb-Kräfte  (Ionisierung und Anregung von Materie) zwischen ihrer positiven Ladung und der negativen Ladung der Elektronen aus Atomorbitalen.
  • Alpha-Teilchen ionisieren Materie stark und verlieren schnell ihre kinetische Energie. Daher haben Alpha-Partikel sehr kurze Reichweiten . Andererseits lagern sie all ihre Energien auf ihren kurzen Wegen ab.
  • Zum Beispiel betragen die Bereiche eines 5-MeV-Alpha-Partikels (die meisten haben eine solche Anfangsenergie) in Aluminiumlegierungen nur ungefähr 0,002 cm oder in Luft ungefähr 3,5 cm.
  • Die Bremskraft wird durch die Bethe-Formel gut beschrieben .
  • Die Bragg-Kurve ist typisch für Alpha-Partikel und andere stark geladene Partikel und beschreibt den Energieverlust ionisierender Strahlung während der Bewegung durch Materie.
Alpha-Partikel - Wolkenkammer
Alpha-Teilchen und Elektronen (durch ein Magnetfeld abgelenkt) von einem Thoriumstab in einer Wolkenkammer.
Quelle: wikipedia.org

Abschirmung von Alpha und Beta Strahlung

Grundmaterialien für die Abschirmung von Alpha-Partikeln.

Die Bremskraft der meisten Materialien ist für Alpha-Partikel und für stark geladene Partikel sehr hoch. Daher haben Alpha-Partikel sehr kurze Reichweiten . Beispielsweise betragen die Bereiche eines 5-MeV-Alpha-Partikels (die meisten haben eine solche Anfangsenergie) in Aluminiumlegierungen nur etwa 0,002 cm oder in Luft etwa 3,5 cm. Die meisten Alpha-Partikel können durch ein  dünnes Stück Papier gestoppt werden . Sogar die toten Zellen in der äußeren Schicht der menschlichen Haut bieten eine ausreichende Abschirmung, da Alpha-Partikel nicht in sie eindringen können. Siehe auch: Wechselwirkung schwerer geladener Teilchen mit Materie

Abschirmung der Alpha-Strahlung

Die Abschirmung von Alphastrahlung allein ist kein schwieriges Problem. Andererseits können radioaktive Alpha-Nuklide beim Verschlucken oder Einatmen zu ernsthaften Gesundheitsrisiken führen (interne Kontamination). Wenn sie aufgenommen oder eingeatmet werden, schädigen die Alpha-Partikel aus ihrem Zerfall das innere lebende Gewebe erheblich. Darüber hinaus ist reine Alphastrahlung sehr selten, Alpha-Zerfall wird häufig von Gammastrahlung begleitet, wobei die Abschirmung ein weiteres Problem darstellt.

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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: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.