{"id":20171,"date":"2020-07-06T12:20:43","date_gmt":"2020-07-06T12:20:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-die-wechselwirkung-von-gammastrahlung-mit-materie-definition\/"},"modified":"2020-07-06T12:23:56","modified_gmt":"2020-07-06T12:23:56","slug":"was-ist-die-wechselwirkung-von-gammastrahlung-mit-materie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-wechselwirkung-von-gammastrahlung-mit-materie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Obwohl eine gro\u00dfe Anzahl m\u00f6glicher Wechselwirkungen von Gammastrahlung mit Materie bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2>Beschreibung der Gammastrahlung<\/h2>\n<p><a title=\"Gammastrahlen \/ Gammastrahlung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\"><strong>Unter Gammastrahlung<\/strong><\/a>\u00a0, auch<strong>\u00a0Gammastrahlung genannt<\/strong>\u00a0, versteht man elektromagnetische Strahlung (keine Ruhemasse, keine Ladung) mit sehr hohen Energien.\u00a0Gammastrahlen sind energiereiche<a title=\"Photon - Grundteilchen\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/\">\u00a0Photonen<\/a>\u00a0mit sehr kurzen Wellenl\u00e4ngen und damit sehr hoher Frequenz.\u00a0Da es sich bei den Gammastrahlen im Wesentlichen nur um sehr energiereiche Photonen handelt, sind sie sehr durchdringende Materie und daher biologisch gef\u00e4hrlich.\u00a0Gammastrahlen k\u00f6nnen Tausende von Fu\u00df in der Luft wandern und leicht durch den menschlichen K\u00f6rper gelangen.\u00a0<strong>Gammastrahlen<\/strong>\u00a0werden von<a title=\"Nukleare Stabilit\u00e4t\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/nuclear-stability\/\">\u00a0instabilen Kernen<\/a>\u00a0beim \u00dcbergang von einem Zustand hoher Energie in einen Zustand niedrigerer Energieemittiert,der als Gammazerfall bekannt ist.\u00a0In den meisten praktischen Laborquellen entstehen die angeregten Kernzust\u00e4nde beim Zerfall eines Elternradionuklids, daher typischerweise ein Gamma-Zerfall<strong>begleitet andere\u00a0<a title=\"Formen ionisierender Strahlung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/forms-ionizing-radiation\/\">Formen des Zerfalls<\/a><\/strong>\u00a0, wie Alpha-oder Beta-Zerfall. Strahlung und auch Gammastrahlen sind \u00fcberall um uns herum.\u00a0In, um und \u00fcber der Welt, in der wir leben. Es ist ein Teil unserer nat\u00fcrlichen Welt, die seit der Geburt unseres Planeten hier ist.\u00a0<strong>Nat\u00fcrliche Quellen von Gammastrahlen<\/strong>\u00a0auf der Erde sind unter anderem Gammastrahlen von nat\u00fcrlich vorkommenden Radionukliden, insbesondere Kalium-40.\u00a0Kalium-40 ist ein radioaktives Isotop des Kaliums mit einer sehr langen Halbwertszeit von 1,251 \u00d7 10\u00a0<sup>9<\/sup>\u00a0Jahren (vergleichbar mit dem Alter der Erde).\u00a0Dieses Isotop kommt im Boden, Wasser auch in Fleisch und Bananen vor.\u00a0Dies ist nicht das einzige Beispiel f\u00fcr eine nat\u00fcrliche Quelle von Gammastrahlen.<\/p>\n<p>Siehe auch:\u00a0<a title=\"Entdeckung von Gammastrahlen \/ Strahlung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/discovery-gamma-rays\/\">Entdeckung von Gammastrahlen<\/a><\/p>\n<figure id=\"attachment_11840\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-11840\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Barium-137-radionuclide.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11840\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Barium-137-radionuclide-300x300.png\" alt=\"Barium-137m ist ein Produkt eines g\u00e4ngigen Spaltprodukts - C\u00e4sium-137. Die Haupt-Gammastrahlung von Barium-137m ist das 661-keV-Photon.\" width=\"300\" height=\"300\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11840\" class=\"wp-caption-text\">Barium-137m ist ein Produkt eines g\u00e4ngigen Spaltprodukts &#8211; C\u00e4sium-137. Die Haupt-Gammastrahlung von Barium-137m ist das 661-keV-Photon.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Eigenschaften von Gammastrahlen \/ Strahlung<\/h2>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p><strong><span>Die Hauptmerkmale von\u00a0<\/span><a title=\"Gammastrahlen \/ Gammastrahlung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\"><span>Gammastrahlen<\/span><\/a><\/strong><span>\u00a0sind in folgenden Punkten zusammengefasst:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Gammastrahlen sind\u00a0<\/span><strong><span>hochenergetische Photonen<\/span><\/strong><span>\u00a0(etwa 10 000-mal so viel Energie wie die sichtbaren Photonen), die gleichen\u00a0<\/span><a title=\"Photon - Grundteilchen\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/\"><span>Photonen<\/span><\/a><span>\u00a0wie die Photonen, die den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums bilden &#8211; Licht.<\/span><\/li>\n<li><span>Photonen (Gammastrahlen und R\u00f6ntgenstrahlen) k\u00f6nnen Atome durch den photoelektrischen Effekt und den Compton-Effekt direkt (obwohl sie elektrisch neutral sind) ionisieren, aber die sekund\u00e4re (indirekte) Ionisation ist viel bedeutender.<\/span><\/li>\n<li><span>Gammastrahlen ionisieren Materie haupts\u00e4chlich durch\u00a0<\/span><strong><span>indirekte Ionisation<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>Obwohl eine gro\u00dfe Anzahl m\u00f6glicher Wechselwirkungen bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie.<\/span>\n<ul>\n<li><a title=\"Photoelektrischer Effekt\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/photoelectric-effect\/\"><strong><span>Photoelektrischer Effekt<\/span><\/strong><\/a><\/li>\n<li><a title=\"Compton-Effekt\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/compton-scattering\/\"><strong><span>Compton-Effekt<\/span><\/strong><\/a><\/li>\n<li><a title=\"Produktion von Positronen-Elektronenpaaren\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/pair-production\/\"><strong><span>Paarproduktion<\/span><\/strong><\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><span>Gammastrahlen\u00a0<\/span><strong><span>bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit<\/span><\/strong><span>\u00a0und k\u00f6nnen Tausende von Metern in der Luft zur\u00fccklegen, bevor sie ihre Energie verbrauchen.<\/span><\/li>\n<li><span>Da die Gammastrahlung sehr durchdringende Materie ist, muss sie durch sehr dichte Materialien wie Blei oder Uran abgeschirmt werden.<\/span><\/li>\n<li><span>Die Unterscheidung zwischen R\u00f6ntgen- und Gammastrahlen ist nicht so einfach und hat sich in den letzten Jahrzehnten ge\u00e4ndert.\u00a0Nach der derzeit g\u00fcltigen Definition werden R\u00f6ntgenstrahlen von Elektronen au\u00dferhalb des Kerns\u00a0<\/span><strong><span>emittiert<\/span><\/strong><span>\u00a0, w\u00e4hrend\u00a0<strong>Gammastrahlen vom Kern emittiert werden<\/strong>\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>Gammastrahlen\u00a0<\/span><strong><span>begleiten<\/span><\/strong><span>\u00a0h\u00e4ufig\u00a0<strong>die Emission<\/strong>\u00a0von\u00a0<\/span><a title=\"Alpha-Partikel\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\"><span>Alpha-<\/span><\/a><span>\u00a0und\u00a0<\/span><a title=\"Beta-Partikel\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/beta-particle\/\"><span>Betastrahlung<\/span><\/a><span>\u00a0.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<div class=\"su-accordion su-u-trim\">\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<figure id=\"attachment_11707\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11707\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/cloud-chamber-2.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11707 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/cloud-chamber-2-300x167.png\" alt=\"Vergleich von Partikeln in einer Wolkenkammer.  Quelle: wikipedia.org\" width=\"300\" height=\"167\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/cloud-chamber-2-300x167.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11707\" class=\"wp-caption-text\"><span>Vergleich von Partikeln in einer Wolkenkammer.\u00a0Quelle: wikipedia.org<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<figure id=\"attachment_11684\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11684\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/total_photon_attenuation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11684 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/total_photon_attenuation-300x217.png\" alt=\"D\u00e4mpfungskoeffizienten.\" width=\"300\" height=\"217\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/total_photon_attenuation-300x217.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11684\" class=\"wp-caption-text\"><span>Gesamtphotonenquerschnitte.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: Wikimedia Commons<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Photoelektrischer Effekt<\/span><\/h2>\n<ul>\n<li><span>Der photoelektrische Effekt dominiert\u00a0<\/span><strong><span>bei niedrigen Energien von Gammastrahlen<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>Der photoelektrische Effekt f\u00fchrt zur\u00a0<\/span><strong><span>Emission von Photoelektronen<\/span><\/strong><span>\u00a0aus Materie, wenn Licht (\u00a0<\/span><a title=\"Photon - Grundteilchen\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/\"><span>Photonen<\/span><\/a><span>\u00a0) auf sie scheint.<\/span><\/li>\n<li><span>Die maximale Energie, die ein Elektron in einer Wechselwirkung empfangen kann, ist\u00a0<\/span><strong><i><span>h\u03bd<\/span><\/i><span>\u00a0.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Elektronen werden durch den photoelektrischen Effekt nur dann emittiert, wenn das Photon\u00a0<\/span><strong><span>eine Schwellenenergie<\/span><\/strong><span>\u00a0erreicht oder \u00fcberschreitet\u00a0.<\/span><\/li>\n<li><span>Ein freies Elektron (z. B. aus einer Atomwolke) kann nicht die gesamte Energie des einfallenden Photons absorbieren.\u00a0Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, sowohl Impuls als auch Energie zu sparen.<\/span><\/li>\n<li><span>Der Querschnitt f\u00fcr die Emission von n = 1 (K-Schale) Photoelektronen ist h\u00f6her als der von n = 2 (L-Schale) Photoelektronen.\u00a0Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, Schwung und Energie zu sparen.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Siehe auch:\u00a0<\/span><a title=\"Albert Einstein und photoelektrischer Effekt\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/photoelectric-effect\/albert-einstein-photoelectric-effect\/\"><span>Albert Einstein und der photoelektrische Effekt<\/span><\/a><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Definition des photoelektrischen Effekts<\/span><\/h2>\n<p><span>Beim photoelektrischen Effekt unterliegt ein Photon einer Wechselwirkung mit einem Elektron, das in einem Atom gebunden ist.\u00a0Bei dieser Wechselwirkung verschwindet das einfallende Photon vollst\u00e4ndig und ein energetisches Photoelektron wird vom Atom aus einer\u00a0<\/span><strong><span>seiner gebundenen Schalen<\/span><\/strong><span>\u00a0ausgesto\u00dfen\u00a0.\u00a0Die kinetische Energie des ausgesto\u00dfenen Photoelektron (E\u00a0<\/span><sub><span>e<\/span><\/sub><span>\u00a0) ist gleich der einfallenden Photonenenergie (h\u03bd) abz\u00fcglich der\u00a0<\/span><a title=\"Bindungsenergie\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/binding-energy\/\"><span>Bindungsenergie<\/span><\/a><span>\u00a0des Photoelektron in seiner urspr\u00fcnglichen H\u00fclle (E\u00a0<\/span><sub><span>b<\/span><\/sub><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><strong><span>E\u00a0<\/span><sub><span>e<\/span><\/sub><span>\u00a0= h\u03bd-E\u00a0<\/span><sub><span>b<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<p><span>Daher werden Photoelektronen nur dann durch den photoelektrischen Effekt emittiert, wenn das Photon\u00a0<\/span><strong><span>eine Schwellenenergie<\/span><\/strong><span>\u00a0&#8211; die Bindungsenergie des Elektrons &#8211;\u00a0<\/span><strong><span>die Austrittsarbeit<\/span><\/strong><span>\u00a0des Materials\u00a0erreicht oder \u00fcberschreitet\u00a0.\u00a0Bei Gammastrahlen mit Energien von mehr als Hunderten keV tr\u00e4gt das Photoelektron den gr\u00f6\u00dften Teil der einfallenden Photonenenergie ab &#8211; h\u03bd.<\/span><\/p>\n<p><span>Nach einer photoelektrischen Wechselwirkung entsteht ein ionisiertes Absorberatom mit\u00a0<\/span><strong><span>einer L\u00fccke in einer seiner gebundenen Schalen<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Diese L\u00fccke wird schnell durch ein Elektron aus einer H\u00fclle mit geringerer Bindungsenergie (andere Schalen) oder durch Einfangen eines freien Elektrons aus dem Material gef\u00fcllt.\u00a0Die Umlagerung von Elektronen aus anderen Schalen schafft eine weitere L\u00fccke, die wiederum von einem Elektron aus einer noch niedrigeren Bindungsenergieschale gef\u00fcllt wird.\u00a0Daher kann auch eine Kaskade\u00a0<\/span><strong><span>charakteristischerer R\u00f6ntgenstrahlen<\/span><\/strong><span>\u00a0erzeugt werden.\u00a0Die Wahrscheinlichkeit einer charakteristischen R\u00f6ntgenemission nimmt mit abnehmender Ordnungszahl des Absorbers ab.\u00a0Manchmal tritt die Emission eines Auger-Elektrons auf.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_11855\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11855\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric-Effect-Potassium.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11855 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric-Effect-Potassium-300x169.jpg\" alt=\"Photoelektrischer Effekt mit Photonen aus dem sichtbaren Spektrum auf Kaliumplatte - Schwellenenergie - 2eV\" width=\"300\" height=\"169\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric-Effect-Potassium-300x169.jpg\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11855\" class=\"wp-caption-text\"><span>Photoelektrischer Effekt mit Photonen aus dem sichtbaren Spektrum auf Kaliumplatte &#8211; Schwellenenergie &#8211; 2eV<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<figure id=\"attachment_11817\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11817\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric_effect_2.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11817 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric_effect_2-300x170.jpg\" alt=\"Gamma-Absorption durch ein Atom.  Quelle: laradioactivite.com\/\" width=\"300\" height=\"170\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photoelectric_effect_2-300x170.jpg\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11817\" class=\"wp-caption-text\"><span>Gamma-Absorption durch ein Atom.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: laradioactivite.com\/<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Querschnitte des photoelektrischen Effekts<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie dominiert der photoelektrische Effekt<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Der Mechanismus wird auch f\u00fcr Materialien mit hoher Ordnungszahl Z verbessert. Es ist nicht einfach, einen analytischen Ausdruck f\u00fcr die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Gammastrahlen pro Atom \u00fcber alle Bereiche von Gammastrahlenenergien abzuleiten.\u00a0Die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption pro Masseneinheit ist ungef\u00e4hr proportional zu:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>\u03c4\u00a0<\/span><sub><span>(photoelektrisch)<\/span><\/sub><span>\u00a0= Konstante x Z\u00a0<\/span><sup><span>N<\/span><\/sup><span>\u00a0\/ E\u00a0<\/span><sup><span>3.5<\/span><\/sup><\/strong><\/p>\n<p><span>wobei\u00a0<\/span><strong><span>Z<\/span><\/strong><span>\u00a0die Ordnungszahl ist,\u00a0variiert\u00a0der Exponent\u00a0<\/span><strong><span>n<\/span><\/strong><span>\u00a0zwischen 4 und 5.\u00a0<\/span><strong><span>E<\/span><\/strong><span>\u00a0ist die Energie des einfallenden Photons.\u00a0Die Proportionalit\u00e4t zu h\u00f6heren Potenzen der Ordnungszahl Z ist der Hauptgrund f\u00fcr die Verwendung von Materialien mit hohem Z wie Blei oder abgereichertem Uran in Gammastrahlenschilden.<\/span><\/p>\n<p><span>Obwohl die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Gammaphotonen im Allgemeinen mit zunehmender Photonenenergie abnimmt, gibt es\u00a0<\/span><strong><span>scharfe Diskontinuit\u00e4ten<\/span><\/strong><span>\u00a0in der Querschnittskurve.\u00a0Diese werden als\u00a0<\/span><strong><span>&#8222;Absoptionskanten&#8220; bezeichnet.<\/span><\/strong><span>und sie entsprechen den Bindungsenergien von Elektronen aus den gebundenen Schalen des Atoms.\u00a0F\u00fcr Photonen mit einer Energie knapp \u00fcber dem Rand reicht die Photonenenergie gerade aus, um die photoelektrische Wechselwirkung mit Elektronen aus der gebundenen Schale, beispielsweise der K-Schale, einzugehen.\u00a0Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Wechselwirkung ist knapp \u00fcber dieser Kante viel gr\u00f6\u00dfer als die von Energiephotonen etwas unterhalb dieser Kante.\u00a0F\u00fcr Gammaphotonen unterhalb dieser Kante ist die Wechselwirkung mit Elektronen aus der K-Schale energetisch unm\u00f6glich und daher sinkt die Wahrscheinlichkeit abrupt.\u00a0Diese Kanten treten auch bei Bindungsenergien von Elektronen aus anderen Schalen (L, M, N\u2026 ..) auf.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_11683\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11683\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/photoelectric_effect.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11683 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/photoelectric_effect-300x214.png\" alt=\"Querschnitt des photoelektrischen Effekts.\" width=\"300\" height=\"214\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/photoelectric_effect-300x214.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11683\" class=\"wp-caption-text\"><span>Querschnitt des photoelektrischen Effekts.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Compton-Effekt<\/span><\/h2>\n<h2><span>Schl\u00fcsselmerkmale der Compton-Effekt<\/span><\/h2>\n<ul>\n<li><span><strong>Bei Zwischenenergien<\/strong>\u00a0dominiert die Compton-Effekt\u00a0<\/span><strong><span>.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Es ist die Streuung von Photonen\u00a0<\/span><strong><span>durch Atomelektronen \u00a0<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Photonen erfahren eine Wellenl\u00e4ngenverschiebung, die als\u00a0<\/span><strong><span>Compton-Verschiebung bezeichnet wird.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die auf das R\u00fccksto\u00dfelektron \u00fcbertragene Energie kann\u00a0<\/span><strong><span>von Null bis zu einem gro\u00dfen Teil<\/span><\/strong><span>\u00a0der einfallenden Gammastrahlenenergie\u00a0<strong>variieren<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ul>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Definition der Compton-Effekt<\/span><\/h2>\n<p><span>Compton &#8211;\u00a0Streuung ist die unelastische oder nicht &#8211;\u00a0klassische Streuung eines Photons (die eine R\u00f6ntgen- oder Gammastrahlen kann\u00a0<\/span><a title=\"Photon - Grundteilchen\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/\"><span>Photon<\/span><\/a><span>\u00a0) durch ein geladenes Teilchen, in der\u00a0Regel eines Elektron.\u00a0Bei der Compton-Effekt wird das einfallende Gammastrahlenphoton um einen Winkel \u0398 in Bezug auf seine urspr\u00fcngliche Richtung abgelenkt.\u00a0Diese Ablenkung f\u00fchrt zu einer Abnahme der Energie (Abnahme der Photonenfrequenz) des Photons und wird als\u00a0<\/span><strong><span>Compton-Effekt bezeichnet<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Das Photon \u00fcbertr\u00e4gt einen Teil seiner Energie auf\u00a0<\/span><strong><span>das R\u00fccksto\u00dfelektron<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die auf das R\u00fccksto\u00dfelektron \u00fcbertragene Energie kann von Null bis zu einem gro\u00dfen Teil der einfallenden Gammastrahlenenergie variieren, da alle Streuwinkel m\u00f6glich sind.\u00a0Die Compton-Effekt wurde\u00a0<strong>1923<\/strong>\u00a0von\u00a0<strong>AHCompton<\/strong>\u00a0beobachtet<\/span><span>an der Washington University in St. Louis.\u00a0Compton erhielt\u00a0<\/span><strong><span>1927 den Nobelpreis f\u00fcr Physik<\/span><\/strong><span>\u00a0f\u00fcr dieses neue Verst\u00e4ndnis der Teilchennatur von Photonen.<\/span><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Compton Scattering Formula<\/span><\/h2>\n<p><span>Die Compton-Formel wurde 1923 in der Physical Review ver\u00f6ffentlicht.\u00a0Compton erkl\u00e4rte, dass die R\u00f6ntgenverschiebung durch den partikelartigen Impuls von Photonen verursacht wird.\u00a0Die Compton-Effektsformel ist die mathematische Beziehung zwischen der Verschiebung der Wellenl\u00e4nge und dem Streuwinkel der R\u00f6ntgenstrahlen.\u00a0Bei der Compton-Effekt\u00a0kollidiert\u00a0das Photon der Frequenz\u00a0<\/span><i><span>f<\/span><\/i><span>\u00a0mit einem ruhenden Elektron.\u00a0Bei einer Kollision prallt das Photon vom Elektron ab und gibt einen Teil seiner Anfangsenergie ab (gegeben durch die Plancksche Formel E = hf). W\u00e4hrend das Elektron an Impuls gewinnt (Masse x Geschwindigkeit), kann das\u00a0<\/span><strong><span>Photon seine Geschwindigkeit nicht senken<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Aufgrund des Impulserhaltungsgesetzes muss das Photon seinen Impuls senken, der gegeben ist durch:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photon-momentum-formula.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-11869 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photon-momentum-formula.png\" alt=\"Infolge des Impulserhaltungsgesetzes muss das Photon seinen durch diese Formel gegebenen Impuls senken.\" width=\"177\" height=\"59\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Photon-momentum-formula.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Die Abnahme des Photonenimpulses muss also in eine\u00a0<\/span><strong><span>Abnahme der Frequenz<\/span><\/strong><span>\u00a0(Zunahme der Wellenl\u00e4nge \u0394\u03bb\u00a0<\/span><b><span>= \u03bb &#8218;- \u03bb<\/span><\/b><span>\u00a0) \u00fcbersetzt werden.\u00a0Die Verschiebung der Wellenl\u00e4nge nahm mit dem Streuwinkel gem\u00e4\u00df\u00a0<\/span><strong><span>der Compton-Formel zu<\/span><\/strong><span>\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-Scattering-Formula.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-11870 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-Scattering-Formula.png\" alt=\"Die Verschiebung der Wellenl\u00e4nge nahm mit dem Streuwinkel gem\u00e4\u00df der Compton-Formel zu\" width=\"236\" height=\"64\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-Scattering-Formula.png\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<figure id=\"attachment_11831\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-11831\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-11831 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/\" alt=\"Compton-Effekt\" width=\"344\" height=\"249\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11831\" class=\"wp-caption-text\"><span>Bei der Compton-Effekt wird das einfallende Gammastrahlenphoton um einen Winkel \u0398 in Bezug auf seine urspr\u00fcngliche Richtung abgelenkt.\u00a0Diese Ablenkung f\u00fchrt zu einer Abnahme der Energie (Abnahme der Photonenfrequenz) des Photons und wird als Compton-Effekt bezeichnet.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>wo<\/span><\/p>\n<p><b><span>\u03bb<\/span><\/b><span>\u00a0ist die anf\u00e4ngliche Wellenl\u00e4nge des Photons<\/span><\/p>\n<p><b><span>\u03bb &#8218;<\/span><\/b><span>\u00a0ist die Wellenl\u00e4nge nach der Streuung,<\/span><\/p>\n<p><b><span>h<\/span><\/b><span>\u00a0ist die Planck-Konstante = 6,626 \u00d7 10\u00a0<\/span><sup><span>\u201334<\/span><\/sup><span>\u00a0Js<\/span><\/p>\n<p><b><span>m\u00a0<\/span><\/b><b><sub><span>e<\/span><\/sub><\/b><span>\u00a0ist die Elektronenruhmasse (0,511 MeV)<\/span><\/p>\n<p><b><span>c<\/span><\/b><span>\u00a0ist die Lichtgeschwindigkeit<\/span><\/p>\n<p><b><span>\u0398<\/span><\/b><span>\u00a0ist der Streuwinkel.<\/span><\/p>\n<p><span>Die minimale \u00c4nderung der Wellenl\u00e4nge (\u00a0<\/span><i><span>\u03bb &#8218;<\/span><\/i><span>\u00a0&#8211;\u00a0<\/span><i><span>\u03bb<\/span><\/i><span>\u00a0) f\u00fcr das Photon tritt auf, wenn \u0398 = 0 \u00b0 (cos (\u0398) = 1) und mindestens Null ist.\u00a0Die maximale \u00c4nderung der Wellenl\u00e4nge (\u00a0<\/span><i><span>\u03bb &#8218;<\/span><\/i><span>\u00a0&#8211;\u00a0<\/span><i><span>\u03bb<\/span><\/i><span>\u00a0) f\u00fcr das Photon tritt auf, wenn \u0398 = 180 \u00b0 (cos (\u0398) = &#8211; 1).\u00a0In diesem Fall \u00fcbertr\u00e4gt das Photon so viel Impuls wie m\u00f6glich auf das Elektron. Die maximale \u00c4nderung der Wellenl\u00e4nge kann aus der Compton-Formel abgeleitet werden:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-length.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-11867 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-length.png\" alt=\"Die maximale \u00c4nderung der Wellenl\u00e4nge kann aus der Compton-Formel abgeleitet werden.  Compton L\u00e4nge\" width=\"561\" height=\"78\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-length.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Die Gr\u00f6\u00dfe h \/ m\u00a0<\/span><sub><span>e<\/span><\/sub><span>\u00a0c ist als\u00a0<\/span><strong><span>Compton-Wellenl\u00e4nge<\/span><\/strong><span>\u00a0des Elektrons bekannt und betr\u00e4gt\u00a0<\/span><strong><span>2,43 \u00d7 10\u00a0<\/span><sup><span>\u201312<\/span><\/sup><span>\u00a0m<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Compton-Effekt &#8211; Querschnitte<\/span><\/h2>\n<p><span>Die Wahrscheinlichkeit der Compton-Effekt pro Wechselwirkung mit einem Atom steigt linear mit der Ordnungszahl Z an, da sie von der Anzahl der Elektronen abh\u00e4ngt, die f\u00fcr die Streuung im Zielatom verf\u00fcgbar sind.\u00a0<\/span><strong><span>Die Winkelverteilung<\/span><\/strong><span>\u00a0von Photonen, die von einem einzelnen freien Elektron gestreut werden, wird durch\u00a0<\/span><strong><span>die Klein-Nishina-Formel beschrieben<\/span><\/strong><span>\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Klein-Nishina-Formula.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-11868 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Klein-Nishina-Formula.png\" alt=\"Die Winkelverteilung von Photonen, die von einem einzelnen freien Elektron gestreut werden, wird durch die Klein-Nishina-Formel beschrieben\" width=\"547\" height=\"85\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Klein-Nishina-Formula.png\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p><span>wobei \u03b5 = E\u00a0<\/span><sub><span>0<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ m\u00a0<\/span><sub><span>e<\/span><\/sub><span>\u00a0c\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0und r\u00a0<\/span><sub><span>0<\/span><\/sub><span>\u00a0der &#8222;klassische Radius des Elektrons&#8220; ist, der ungef\u00e4hr 2,8 \u00d7 10\u00a0<\/span><sup><span>\u201313<\/span><\/sup><span>\u00a0cm entspricht.\u00a0Die Formel gibt die Wahrscheinlichkeit der Streuung eines Photons in das Raumwinkelelement d\u03a9 = 2\u03c0 sin \u0398 d\u0398 an, wenn die einfallende Energie E\u00a0<\/span><sub><span>0 ist<\/span><\/sub><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_11828\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11828\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering-experiment.gif\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-11828 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering-experiment.gif\" alt=\"Compton-Streuexperiment\" width=\"417\" height=\"544\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering-experiment.gif\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11828\" class=\"wp-caption-text\"><span>Die Wellenl\u00e4ngen\u00e4nderung bei einer solchen Streuung h\u00e4ngt nur vom Streuwinkel f\u00fcr ein gegebenes Zielteilchen ab.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu\/<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_11686\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11686\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11686 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering-300x213.png\" alt=\"Compton-Effekt\" width=\"300\" height=\"213\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-scattering-300x213.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11686\" class=\"wp-caption-text\"><span>Querschnitt der Compton-Effekt von Photonen durch Atomelektronen.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<figure id=\"attachment_11827\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11827\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton_angle_distribution.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11827 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton_angle_distribution-300x209.jpg\" alt=\"Compton-Effekt - Winkelverteilung\" width=\"300\" height=\"209\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton_angle_distribution-300x209.jpg\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11827\" class=\"wp-caption-text\"><span>Energien eines Photons bei 500 keV und eines Elektrons nach Compton-Effekt.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: wikipedia.org<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Compton Edge<\/span><\/h2>\n<p><span>Bei der Spektrophotometrie ist\u00a0<\/span><strong><span>die Compton-Kante<\/span><\/strong><span>\u00a0ein Merkmal des Spektrographen, das sich aus der Compton-Effekt im Szintillator oder Detektor ergibt.\u00a0Dieses Merkmal ist auf Photonen zur\u00fcckzuf\u00fchren, die eine Compton-Effekt mit einem Streuwinkel von 180 \u00b0 erfahren und dann aus dem Detektor entweichen.\u00a0Wenn ein Gammastrahl vom Detektor streut und entweicht, kann nur ein Bruchteil seiner Anfangsenergie in der empfindlichen Schicht des Detektors abgelagert werden.\u00a0Es h\u00e4ngt vom Streuwinkel des Photons ab, wie viel Energie im Detektor abgeschieden wird.\u00a0Dies f\u00fchrt zu einem Spektrum von Energien.\u00a0Die Compton-Kantenenergie entspricht einem vollst\u00e4ndig r\u00fcckgestreuten Photon\u00a0<\/span><strong><span>.<\/span><\/strong><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Inverse Compton-Effekt<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Inverse Compton-Effekt<\/span><\/strong><span>\u00a0ist die Streuung von Photonen niedriger Energie zu hohen Energien durch relativistische Elektronen.\u00a0Relativistische Elektronen k\u00f6nnen die Energie von Photonen mit niedriger Energie um einen potenziell enormen Betrag steigern (sogar Gammastrahlen k\u00f6nnen erzeugt werden).\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen ist in der Astrophysik sehr wichtig.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_11833\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11833\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-edge.gif\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11833 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-edge-300x245.gif\" alt=\"Compton-Kante von 60Co auf dem Gammaspektrometer Na (Tl).\" width=\"300\" height=\"245\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Compton-edge-300x245.gif\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11833\" class=\"wp-caption-text\"><span>Compton-Kante von 60Co auf dem Gammaspektrometer Na (Tl).<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<figure id=\"attachment_11834\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11834\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Inverse-Compton-scattering.gif\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11834 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/positron-annihilation-300x165.png\" alt=\"Inverse Compton-Effekt\" width=\"238\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/positron-annihilation-300x165.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11834\" class=\"wp-caption-text\"><span>Quelle: venables.asu.edu<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Produktion von Positronen-Elektronenpaaren<\/span><\/h2>\n<p><span>Im Allgemeinen ist die\u00a0<\/span><strong><span>Paarproduktion<\/span><\/strong><span>\u00a0ein Naturph\u00e4nomen, bei dem\u00a0<\/span><strong><span>Energie direkt in Materie umgewandelt wird<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Das Ph\u00e4nomen der Paarproduktion kann auf zwei verschiedene Arten betrachtet werden.\u00a0Ein Weg ist als\u00a0<\/span><strong><span>Teilchen und Antiteilchen<\/span><\/strong><span>\u00a0und der andere ist als\u00a0<\/span><strong><span>Teilchen und Loch<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Der erste Weg kann durch die Bildung von\u00a0<\/span><strong><span>Elektronen und Positronen<\/span><\/strong><span>\u00a0aus einem Paket elektromagnetischer Energie (\u00a0<\/span><strong><span>hochenergetischer Photon &#8211; Gammastrahl<\/span><\/strong><span>\u00a0) dargestellt werden, das sich durch Materie bewegt.\u00a0Dies ist eine der m\u00f6glichen Arten, wie Gammastrahlen mit Materie interagieren.\u00a0<\/span><strong><span>Bei hohen Energien dominiert diese Wechselwirkung<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Damit Elektronen-Positronenpaare erzeugt werden k\u00f6nnen, muss die elektromagnetische Energie des Photons \u00fcber\u00a0<\/span><strong><span>einer Schwellenenergie liegen<\/span><\/strong><span>\u00a0, die der Ruhemasse zweier Elektronen entspricht.\u00a0Die Schwellenenergie (die gesamte Ruhemasse der produzierten Teilchen) f\u00fcr die Elektron-Positronenpaar-Produktion betr\u00e4gt\u00a0<\/span><strong><span>1,02 MeV (2 x 0,511 MeV),<\/span><\/strong><span>\u00a0da die Ruhemasse eines einzelnen Elektrons 0,511 MeV Energie entspricht.<\/span><\/p>\n<p><span>Wenn die Energie des urspr\u00fcnglichen Photons gr\u00f6\u00dfer als 1,02 MeV ist, wird jede Energie \u00fcber 1,02 MeV gem\u00e4\u00df dem Erhaltungsgesetz zwischen der kinetischen Bewegungsenergie der beiden Teilchen aufgeteilt.<\/span><\/p>\n<p><span>Das Vorhandensein\u00a0<\/span><strong><span>eines elektrischen Feldes eines schweren Atoms<\/span><\/strong><span>\u00a0wie Blei oder Uran\u00a0<\/span><strong><span>ist wesentlich, um die Erhaltung von Impuls und Energie zu gew\u00e4hrleisten<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Um sowohl die Impulserhaltung als auch die Energie zu erhalten, muss der Atomkern einen gewissen Impuls erhalten.\u00a0Daher ist\u00a0eine\u00a0Photonenpaar\u00a0&#8211; Produktion\u00a0<strong>kann im freien Raum nicht auftreten<\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Dar\u00fcber hinaus ist das Positron das Antiteilchen des Elektrons. Wenn ein Positron zur Ruhe kommt, interagiert es mit einem anderen Elektron, was zur Vernichtung der beiden Teilchen und zur vollst\u00e4ndigen Umwandlung ihrer Ruhemasse in reine Energie f\u00fchrt (gem\u00e4\u00df die E = mc\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0-Formel) in Form von zwei entgegengesetzt gerichteten 0,511 MeV-Gammastrahlen (Photonen).\u00a0Das Ph\u00e4nomen der Paarproduktion ist daher mit der\u00a0<\/span><strong><span>Erzeugung und Zerst\u00f6rung von Materie<\/span><\/strong><span>\u00a0in einer Reaktion verbunden.<\/span><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Produktion von Positronen-Elektronenpaaren &#8211; Querschnitt<\/span><\/h2>\n<p><span>Die Wahrscheinlichkeit einer Paarbildung, die durch einen Querschnitt gekennzeichnet ist, ist eine\u00a0<\/span><strong><span>sehr komplizierte Funktion, die auf der Quantenmechanik basiert<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Im Allgemeinen nimmt der Querschnitt ungef\u00e4hr mit dem Quadrat der Ordnungszahl\u00a0<\/span><strong><span>(\u03c3\u00a0<\/span><sub><span>p<\/span><\/sub><span>\u00a0~ Z\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0) zu<\/span><\/strong><span>\u00a0und mit der Photonenenergie zu, aber diese Abh\u00e4ngigkeit ist viel komplexer.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Pair-production-in-chamber.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-11706 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Pair-production-in-chamber-216x300.jpg\" alt=\"\" width=\"216\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Pair-production-in-chamber-216x300.jpg\" \/><\/a><\/p>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/pair_production.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-11685 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/pair_production-300x214.png\" alt=\"Paarproduktion im Kernfeld und im Elektronenfeld.\" width=\"300\" height=\"214\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/pair_production-300x214.png\" \/><\/a><span>Querschnitt der Paarproduktion im Kernfeld und im Elektronenfeld.<\/span><\/p>\n<h2><span>D\u00e4mpfung der Gammastrahlen<\/span><\/h2>\n<p><span>Der Gesamtquerschnitt der Wechselwirkung einer Gammastrahlung mit einem Atom ist gleich der Summe aller drei genannten Teilquerschnitte:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>\u03c3 = \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>f<\/span><\/sub><span>\u00a0+ \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>C<\/span><\/sub><span>\u00a0+ \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>p\u00a0<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><strong><span>\u03c3\u00a0<\/span><sub><span>f<\/span><\/sub><span>\u00a0&#8211; Photoelektrischer Effekt<\/span><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<ul>\n<li><strong><span>\u03c3\u00a0<\/span><sub><span>C<\/span><\/sub><span>\u00a0&#8211; Compton-Effekt<\/span><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<ul>\n<li><strong><span>\u03c3\u00a0<\/span><sub><span>p<\/span><\/sub><span>\u00a0&#8211; Paarproduktion<\/span><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Abh\u00e4ngig von der Gammastrahlenenergie und dem Absorbermaterial kann einer der drei Teilquerschnitte viel gr\u00f6\u00dfer werden als die beiden anderen.\u00a0Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie\u00a0dominiert\u00a0der\u00a0<\/span><strong><span>photoelektrische Effekt<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Bei Zwischenenergien dominiert die\u00a0<\/span><strong><span>Compton-Effekt<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die Compton-Effekt nimmt auch mit abnehmender Ordnungszahl der Materie zu, daher ist das Dominanzintervall f\u00fcr Lichtkerne breiter.\u00a0Schlie\u00dflich\u00a0dominiert die\u00a0<\/span><strong><span>Produktion von Elektronen-Positronen-Paaren<\/span><\/strong><span>\u00a0bei hohen Energien.<\/span><\/p>\n<p><span>Basierend auf der Definition des Wechselwirkungsquerschnitts kann die Abh\u00e4ngigkeit der Intensit\u00e4t der Gammastrahlen von der Dicke des Absorbermaterials abgeleitet werden.\u00a0Wenn\u00a0<\/span><strong><span>monoenergetische Gammastrahlen<\/span><\/strong><span>\u00a0zu einem\u00a0<\/span><strong><span>schmalen Strahl<\/span><\/strong><span>\u00a0kollimiert\u00a0<strong>werden<\/strong>\u00a0und der Detektor hinter dem Material nur die Gammastrahlen erfasst, die durch dieses Material hindurchgegangen sind, ohne dass eine Wechselwirkung mit diesem Material besteht, sollte die Abh\u00e4ngigkeit eine einfache\u00a0<\/span><strong><span>exponentielle Abschw\u00e4chung der Gammastrahlen sein<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Jede dieser Wechselwirkungen entfernt das Photon entweder durch Absorption oder durch Streuung von der Detektorrichtung weg vom Strahl.\u00a0Daher k\u00f6nnen die Wechselwirkungen durch eine feste Eintrittswahrscheinlichkeit pro Einheit Pfadl\u00e4nge im Absorber charakterisiert werden.\u00a0Die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten hei\u00dft<\/span><strong><span>Absorptionskoeffizient<\/span><\/strong><span>\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>\u03bc = \u03c4\u00a0<\/span><sub><span>(photoelektrisch)<\/span><\/sub><span>\u00a0+ \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>(Compton)<\/span><\/sub><span>\u00a0+ \u03ba\u00a0<\/span><sub><span>(Paar)<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n<figure id=\"attachment_11791\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11791\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/attenuation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-11791 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/attenuation.png\" alt=\"Gammastrahleneinstellung\" width=\"570\" height=\"357\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/attenuation.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11791\" class=\"wp-caption-text\"><span>Die relative Bedeutung verschiedener Prozesse der Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<h2><span>Absorptionskoeffizient<\/span><\/h2>\n<p><span>Die D\u00e4mpfung der Gammastrahlung kann dann durch die folgende Gleichung beschrieben werden.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>I = I\u00a0<\/span><sub><span>0<\/span><\/sub><span>\u00a0.e\u00a0<\/span><sup><span>-\u03bcx<\/span><\/sup><\/strong><\/p>\n<p><span>wobei I die Intensit\u00e4t nach der D\u00e4mpfung ist, I\u00a0<\/span><sub><span>o<\/span><\/sub><span>\u00a0die Einfallsintensit\u00e4t ist, \u03bc der lineare D\u00e4mpfungskoeffizient (cm\u00a0<\/span><sup><span>\u20131<\/span><\/sup><span>\u00a0) und die physikalische Dicke des Absorbers (cm) ist.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_11792\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11792\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/exponential-attenuation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11792 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/exponential-attenuation-300x217.png\" alt=\"D\u00e4mpfung\" width=\"300\" height=\"217\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/exponential-attenuation-300x217.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11792\" class=\"wp-caption-text\"><span>Abh\u00e4ngigkeit der Intensit\u00e4t der Gammastrahlung von der Absorberdicke<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>Die in der nebenstehenden Tabelle aufgef\u00fchrten Materialien sind Luft, Wasser und verschiedene Elemente von Kohlenstoff (\u00a0<\/span><i><span>Z<\/span><\/i><span>\u00a0= 6) bis Blei (\u00a0<\/span><i><span>Z<\/span><\/i><span>\u00a0= 82). Ihre linearen D\u00e4mpfungskoeffizienten sind f\u00fcr drei Gammastrahlenenergien angegeben.\u00a0Es gibt zwei Hauptmerkmale des linearen D\u00e4mpfungskoeffizienten:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Der lineare D\u00e4mpfungskoeffizient nimmt mit zunehmender Ordnungszahl des Absorbers zu.<\/span><\/li>\n<li><span>Der lineare D\u00e4mpfungskoeffizient f\u00fcr alle Materialien nimmt mit der Energie der Gammastrahlen ab.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h2><span>Halbe Wertebene<\/span><\/h2>\n<p><span>Die Halbwertsschicht dr\u00fcckt die Dicke des absorbierenden Materials aus, die zur Verringerung der Intensit\u00e4t der einfallenden Strahlung um den\u00a0<\/span><strong><span>Faktor zwei ben\u00f6tigt wird<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Es gibt zwei Hauptmerkmale der Halbwertsschicht:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Die\u00a0<\/span><b><span>Halbwertsschicht<\/span><\/b><span>\u00a0nimmt mit zunehmender Ordnungszahl des Absorbers ab.\u00a0Zum Beispiel werden 35 m Luft ben\u00f6tigt, um die Intensit\u00e4t eines 100 keV-Gammastrahls um den Faktor zwei zu reduzieren, w\u00e4hrend nur 0,12 mm Blei dasselbe bewirken k\u00f6nnen.<\/span><\/li>\n<li><span>Die\u00a0<\/span><b><span>Halbwertsschicht<\/span><\/b><span>\u00a0f\u00fcr alle Materialien nimmt mit der Energie der Gammastrahlen zu.\u00a0Zum Beispiel von 0,26 cm f\u00fcr Eisen bei 100 keV bis etwa 1,06 cm bei 500 keV.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h2><span>Massend\u00e4mpfungskoeffizient<\/span><\/h2>\n<p><span>Bei der Charakterisierung eines absorbierenden Materials k\u00f6nnen wir manchmal den Massend\u00e4mpfungskoeffizienten verwenden. \u00a0<\/span><strong><span>Der Massend\u00e4mpfungskoeffizient<\/span><\/strong><span>\u00a0ist definiert als das Verh\u00e4ltnis des linearen D\u00e4mpfungskoeffizienten und der Absorberdichte\u00a0<\/span><strong><span>(\u03bc \/ \u03c1)<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die D\u00e4mpfung der Gammastrahlung kann dann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>I = I\u00a0<\/span><sub><span>0<\/span><\/sub><span>\u00a0.e\u00a0<\/span><sup><span>&#8211; (\u03bc \/ \u03c1) .\u03c1l<\/span><\/sup><\/strong><\/p>\n<p><span>wobei \u03c1 die Materialdichte ist, (\u03bc \/ \u03c1) der Massend\u00e4mpfungskoeffizient ist und \u03c1.l die Massendicke ist.\u00a0Die Ma\u00dfeinheit f\u00fcr den Massend\u00e4mpfungskoeffizienten cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0g\u00a0<\/span><sup><span>-1<\/span><\/sup><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>F\u00fcr Zwischenenergien dominiert die Compton-Effekt und verschiedene Absorber haben ungef\u00e4hr gleiche Massend\u00e4mpfungskoeffizienten.\u00a0Dies liegt an der Tatsache, dass der Querschnitt der Compton-Effekt proportional zum Z (Ordnungszahl) ist und daher der Koeffizient proportional zur Materialdichte \u03c1 ist.\u00a0Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie oder bei hohen Werten der Gammastrahlenenergie, bei denen der Koeffizient proportional zu h\u00f6heren Potenzen der Ordnungszahl Z ist (f\u00fcr den photoelektrischen Effekt \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>f<\/span><\/sub><span>\u00a0~ Z\u00a0<\/span><sup><span>5<\/span><\/sup><span>\u00a0; f\u00fcr die Paarproduktion \u03c3\u00a0<\/span><sub><span>p<\/span><\/sub><span>\u00a0~ Z\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0), wird die Der D\u00e4mpfungskoeffizient \u03bc ist keine Konstante.<\/span><\/p>\n<h2><span>Beispiel:<\/span><\/h2>\n<p><span>Wie viel Wasserschutz ben\u00f6tigen Sie, wenn Sie die Intensit\u00e4t eines\u00a0<\/span><strong><span>monoenergetischen<\/span><\/strong><span>\u00a0500-keV-\u00a0Gammastrahls (\u00a0<\/span><strong><span>schmaler Strahl<\/span><\/strong><span>\u00a0) auf\u00a0<\/span><strong><span>1%<\/span><\/strong><span>\u00a0seiner Einfallsintensit\u00e4t\u00a0reduzieren m\u00f6chten\u00a0?\u00a0Die Halbwertsschicht f\u00fcr 500 keV Gammastrahlen in Wasser betr\u00e4gt 7,15 cm und der lineare D\u00e4mpfungskoeffizient f\u00fcr 500 keV Gammastrahlen in Wasser betr\u00e4gt 0,097 cm\u00a0<\/span><sup><span>-1<\/span><\/sup><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Die Frage ist recht einfach und kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:<\/span><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=I(x)%3D%5Cfrac%7BI_%7B0%7D%7D%7B100%7D%2C%5C%3B%5C%3B%20when%5C%3B%20x%20%3D%3F%20\" alt=\"I (x) = frac {I_ {0}} {100} ;;  wann;  x =?\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=I(x)%3D%5Cfrac%7BI_%7B0%7D%7D%7B100%7D%2C%5C%3B%5C%3B%20when%5C%3B%20x%20%3D%3F%20\" \/><\/p>\n<p><span>Wenn die Halbwertsschicht f\u00fcr Wasser 7,15 cm betr\u00e4gt, betr\u00e4gt der lineare D\u00e4mpfungskoeffizient:<\/span><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cmu%3D%5Cfrac%7Bln2%7D%7B7.15%7D%3D0.097cm%5E%7B-1%7D\" alt=\"mu = frac {ln2} {7,15} = 0,097 cm ^ {- 1}\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cmu%3D%5Cfrac%7Bln2%7D%7B7.15%7D%3D0.097cm%5E%7B-1%7D\" \/><\/p>\n<p><span>Jetzt k\u00f6nnen wir die exponentielle D\u00e4mpfungsgleichung verwenden:<\/span><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=I(x)%3DI_0%5C%3Bexp%5C%3B(-%5Cmu%20x)\" alt=\"I (x) = I_0; exp; (- mu x)\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=I(x)%3DI_0%5C%3Bexp%5C%3B(-%5Cmu%20x)\" \/><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cfrac%7BI_0%7D%7B100%7D%3DI_0%5C%3Bexp%5C%3B(-0.097%20x)\" alt=\"frac {I_0} {100} = I_0; exp; (- 0,097 x)\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cfrac%7BI_0%7D%7B100%7D%3DI_0%5C%3Bexp%5C%3B(-0.097%20x)\" \/><\/p>\n<p><span>deshalb<\/span><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cfrac%7B1%7D%7B100%7D%3D%5C%3Bexp%5C%3B(-0.097%20x)\" alt=\"frac {1} {100} =; exp; (- 0,097 x)\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=%5Cfrac%7B1%7D%7B100%7D%3D%5C%3Bexp%5C%3B(-0.097%20x)\" \/><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=ln%5Cfrac%7B1%7D%7B100%7D%3D-ln%5C%3B100%3D-0.097%20x\" alt=\"lnfrac {1} {100} = - ln; 100 = -0,097 x\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=ln%5Cfrac%7B1%7D%7B100%7D%3D-ln%5C%3B100%3D-0.097%20x\" \/><\/p>\n<p><img class=\"mathtex-equation-editor aligncenter lazy-loaded\" src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=x%3D%5Cfrac%7Bln100%7D%7B%7B0.097%7D%7D%3D47.47%5C%3Bcm\" alt=\"x = frac {ln100} {{0.097}} = 47.47; cm\" align=\"absmiddle\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/chart.apis.google.com\/chart?cht=tx&amp;chl=x%3D%5Cfrac%7Bln100%7D%7B%7B0.097%7D%7D%3D47.47%5C%3Bcm\" \/><\/p>\n<p><span>Die erforderliche Wasserdicke betr\u00e4gt also ca.\u00a0<\/span><strong><span>47,5 cm<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Dies ist eine relativ gro\u00dfe Dicke und wird durch kleine Atomzahlen von Wasserstoff und Sauerstoff verursacht.\u00a0Wenn wir das gleiche Problem f\u00fcr\u00a0<\/span><strong><span>Blei (Pb)<\/span><\/strong><span>\u00a0berechnen\u00a0, erhalten wir die Dicke\u00a0<\/span><strong><span>x = 2,8 cm<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Lineare D\u00e4mpfungskoeffizienten<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Tabelle der linearen D\u00e4mpfungskoeffizienten<\/span><\/strong><span>\u00a0(in cm\u00a0<strong>&amp; supmin<\/strong>\u00a0;\u00a0<strong>\u00b9<\/strong>\u00a0) f\u00fcr verschiedene Materialien bei Gammastrahlenenergien von 100, 200 und 500 keV.<\/span><\/p>\n<table rules=\"rows\">\n<tbody>\n<tr>\n<td><span>Absorber<\/span><\/td>\n<td><span>100 keV<\/span><\/td>\n<td><span>200 keV<\/span><\/td>\n<td><span>500 keV<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Luft<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a0 0,000195 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a0 0,000159 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a0 0,000112 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Wasser<\/span><\/td>\n<td><span>0,167 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,136 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,097 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Kohlenstoff<\/span><\/td>\n<td><span>0,335 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,274 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,196 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Aluminium<\/span><\/td>\n<td><span>0,435 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,324 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,227 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Eisen<\/span><\/td>\n<td><span>2,72 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>1,09 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,655 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Kupfer<\/span><\/td>\n<td><span>3,8 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>1,309 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,73 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>F\u00fchren<\/span><\/td>\n<td><span>59,7 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>10,15 \/ cm<\/span><\/td>\n<td><span>1,64 \/ cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p><span>Halbe Wertebenen<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/half-value-layers.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-12757 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor-300x206.png\" alt=\"Halbwertsschicht\" width=\"291\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor-300x206.png\" \/><\/a><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<p><span>Die Halbwertsschicht dr\u00fcckt die Dicke des absorbierenden Materials aus, die zur Verringerung der Intensit\u00e4t der einfallenden Strahlung um den Faktor zwei ben\u00f6tigt wird.\u00a0Mit der Halbwertsschicht ist es einfach, einfache Berechnungen durchzuf\u00fchren.<\/span><br \/>\n<span>Quelle: www.nde-ed.org<\/span><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<p><strong><span>Tabelle der Halbwertsschichten<\/span><\/strong><span>\u00a0(in cm) f\u00fcr verschiedene Materialien bei Gammastrahlenenergien von 100, 200 und 500 keV.<\/span><\/p>\n<table rules=\"rows\">\n<tbody>\n<tr>\n<td><span>Absorber<\/span><\/td>\n<td><span>100 keV<\/span><\/td>\n<td><span>200 keV<\/span><\/td>\n<td><span>500 keV<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Luft<\/span><\/td>\n<td><span>3555 cm<\/span><\/td>\n<td><span>4359 cm<\/span><\/td>\n<td><span>6189 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Wasser<\/span><\/td>\n<td><span>4,15 cm<\/span><\/td>\n<td><span>5,1 cm<\/span><\/td>\n<td><span>7,15 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Kohlenstoff<\/span><\/td>\n<td><span>2,07 cm<\/span><\/td>\n<td><span>2,53 cm<\/span><\/td>\n<td><span>3,54 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Aluminium<\/span><\/td>\n<td><span>1,59 cm<\/span><\/td>\n<td><span>2,14 cm<\/span><\/td>\n<td><span>3,05 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Eisen<\/span><\/td>\n<td><span>0,26 cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,64 cm<\/span><\/td>\n<td><span>1,06 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>Kupfer<\/span><\/td>\n<td><span>0,18 cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,53 cm<\/span><\/td>\n<td><span>0,95 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span>F\u00fchren<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a00,012 cm<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a00,068 cm<\/span><\/td>\n<td><span>\u00a00,42 cm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h2><span>G\u00fcltigkeit des Exponentialgesetzes<\/span><\/h2>\n<p><span>Das Exponentialgesetz beschreibt immer die D\u00e4mpfung der Prim\u00e4rstrahlung durch Materie.\u00a0Wenn Sekund\u00e4rteilchen erzeugt werden<\/span><br \/>\n<span>oder wenn die Prim\u00e4rstrahlung ihre Energie oder Richtung \u00e4ndert, ist die effektive D\u00e4mpfung viel geringer.\u00a0Die Strahlung dringt tiefer in die Materie ein, als dies<\/span><br \/>\n<span>allein durch das Exponentialgesetz vorhergesagt wird.\u00a0Der Prozess muss bei der<\/span><br \/>\n<span>Bewertung der Wirkung der Strahlenabschirmung\u00a0ber\u00fccksichtigt werden\u00a0.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_11803\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-11803\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/secondary_length.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-11803 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/secondary_length-300x165.png\" alt=\"Beispiel f\u00fcr den Aufbau von Sekund\u00e4rpartikeln.  H\u00e4ngt stark vom Charakter und den Parametern der Prim\u00e4rpartikel ab.\" width=\"300\" height=\"165\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/secondary_length-300x165.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-11803\" class=\"wp-caption-text\"><span>Beispiel f\u00fcr den Aufbau von Sekund\u00e4rpartikeln.\u00a0H\u00e4ngt stark vom Charakter und den Parametern der Prim\u00e4rpartikel ab.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\">\n<p>&nbsp;<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<h2><span>Aufbaufaktoren f\u00fcr die Abschirmung von Gammastrahlen<\/span><\/h2>\n<p><span>Der\u00a0<\/span><strong><span>Aufbaufaktor<\/span><\/strong><span>\u00a0ist ein Korrekturfaktor, der den Einfluss der gestreuten Strahlung plus aller\u00a0<\/span><strong><span>Sekund\u00e4rteilchen<\/span><\/strong><span>\u00a0im Medium bei Abschirmungsberechnungen ber\u00fccksichtigt.\u00a0Wenn wir den Aufbau von Sekund\u00e4rstrahlung ber\u00fccksichtigen wollen, m\u00fcssen wir den\u00a0<\/span><strong><span>Aufbaufaktor einbeziehen<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Der Aufbaufaktor ist dann ein multiplikativer Faktor, der die Reaktion auf die nicht kollidierten Photonen ber\u00fccksichtigt, um den Beitrag der gestreuten Photonen einzuschlie\u00dfen.\u00a0Somit kann der Aufbaufaktor als Verh\u00e4ltnis der Gesamtdosis zur Reaktion auf die nicht kollidierte Dosis erhalten werden.<\/span><\/p>\n<p><span>Die\u00a0<\/span><strong><span>erweiterte Formel<\/span><\/strong><span>\u00a0f\u00fcr die Berechnung der Dosisleistung lautet:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Buildup-Factor-in-Dose-Rate-Calculation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-25983 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Buildup-Factor-in-Dose-Rate-Calculation.png\" alt=\"Aufbaufaktor\" width=\"689\" height=\"348\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Buildup-Factor-in-Dose-Rate-Calculation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Der ANSI \/ ANS-6.4.3-1991-Standard f\u00fcr Gammastrahlend\u00e4mpfungskoeffizienten und Aufbaufaktoren f\u00fcr technische Materialien enth\u00e4lt abgeleitete Gammastrahlenschw\u00e4chungskoeffizienten und Aufbaufaktoren f\u00fcr ausgew\u00e4hlte technische Materialien und Elemente zur Verwendung bei Abschirmungsberechnungen (ANSI \/ ANS-6.1) .1, 1991).<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Obwohl eine gro\u00dfe Anzahl m\u00f6glicher Wechselwirkungen von Gammastrahlung mit Materie bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie.\u00a0Strahlendosimetrie Beschreibung der Gammastrahlung Unter Gammastrahlung\u00a0, auch\u00a0Gammastrahlung genannt\u00a0, versteht man elektromagnetische Strahlung (keine Ruhemasse, keine Ladung) mit sehr hohen Energien.\u00a0Gammastrahlen sind energiereiche\u00a0Photonen\u00a0mit sehr kurzen Wellenl\u00e4ngen und damit sehr hoher Frequenz.\u00a0Da es sich bei den Gammastrahlen im Wesentlichen &#8230; <a title=\"Was ist die Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-wechselwirkung-von-gammastrahlung-mit-materie-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist die Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[48],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist die Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Obwohl eine gro\u00dfe Anzahl m\u00f6glicher Wechselwirkungen von Gammastrahlung mit Materie bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie. 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