Alpha- und Betastrahlen sind Teilchen. Sie haben – im Gegensatz zur Gammastrahlung – eine endliche, definierte Reichweite (Tab. 4 und 5).
| Radionuklid | Halbwertszeit Jahre |
Energie MeV |
Reichweite in Luft cm |
|---|---|---|---|
| Po-210 | 0,38 | 5,3 | 3,9 |
| Ra-222 | 0,01 | 5,48 | 4,2 |
| Ra-226 | 1620 | 4,6; 4,8 | 3,0; 3,1 |
| Th-232 | 1,4·1010 | 4,0 | 2,5 |
| U-233 | 1,6·105 | 4,8 | 3,3 |
| U-235 | 7,1·108 | 4,4 | 2,9 |
| U-238 | 4,5·109 | 4,2 | 2,7 |
| Pu-239 | 2,4·104 | 5,1 | 3,6 |
| Am-241 | 458 | 5,48 | 4,2 |
Tab. 4: Wie weit bringen es Alpha-Teilchen? Der Zusammenhang zwischen Energie und Reichweite
Maximalenergie E der β-Teilchen (MeV) |
Reichweite R der β-Teilchen | ||||
|---|---|---|---|---|---|
Luft (cm) |
Gewebe oder Wasser (mm) |
Aluminium (mm) |
Stahl (mm) |
Blei (mm) |
|
| 0,1 | 10,1 | 0,158 | 0,05 | 0,02 | 0,013 |
| 0,2 | 31,3 | 0,491 | 0,155 | 0,06 | 0,037 |
| 0,3 | 56,7 | 0,889 | 0,281 | 0,10 | 0,067 |
| 0,4 | 85,7 | 1,35 | 0,426 | 0,15 | 0,10 |
| 0,5 | 119 | 1,87 | 0,593 | 0,21 | 0,14 |
| 0,6 | 157 | 2,46 | 0,778 | 0,26 | 0,18 |
| 0,7 | 186 | 2,92 | 0,926 | 0,32 | 0,22 |
| 0,8 | 231 | 3,63 | 1,15 | 0,40 | 0,27 |
| 0,9 | 261 | 4,10 | 1,30 | 0,45 | 0,31 |
| 1,0 | 306 | 4,80 | 1,52 | 0,53 | 0,36 |
| 1,25 | 406 | 6,32 | 2,02 | 0,69 | 0,48 |
| 1,50 | 494 | 7,80 | 2,47 | 0,86 | 0,59 |
| 1,75 | 610 | 9,50 | 3,01 | 1,0 | 0,71 |
| 2,0 | 710 | 11,1 | 3,51 | 1,2 | 0,84 |
| 2,5 | 910 | 14,3 | 4,52 | 1,6 | 1,1 |
| 3,0 | 1100 | 17,4 | 5,50 | 1,9 | 1,4 |
Tab. 5: Wie weit bringen es Beta-Teilchen? Der Zusammenhang zwischen Energie und Reichweite
Gammastrahlen sind ebenso wie Röntgenstrahlen Wellen oder Energie-Quanten und vergleichbar mit dem sichtbaren Licht, aber mit einer um 5 Größenordnungen höheren Energie. Anders als Teilchenstrahlung werden sie beim Durchgang durch Materie exponentiell geschwächt, gleiche Schichtdicken schwächen immer um den gleichen Prozentsatz. Man definiert die Durchdringungsfähigkeit deshalb in Halbwertschichten (Schwächung um 50 %) oder Zehntelwertschichten (Schwächung um 90 %) (Tab. 6).
Quantenenergie MeV |
Halbwertschichten (cm) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Wasser | Beton | Eisen | Blei | Luft | |
| 0,1 | 21,0 | 4,7 | 0,8 | 0,1 | 3700 |
| 0,2 | 27,0 | 7,6 | 1,6 | 0,2 | |
| 0,5 | 28,0 | 12,4 | 2,6 | 0,5 | 6600 |
| 0,8 | 28,1 | 12,7 | 3,1 | 1,0 | |
| 1,0 | 28,4 | 12,8 | 3,4 | 1,3 | |
| 1,25 | 29,4 | 13,1 | 3,6 | 1,6 | |
| 1,5 | 29,9 | 13,4 | 3,8 | 1,8 | |
| 2,0 | 31,1 | 14,5 | 4,1 | 2,0 | 12900 |
Tab. 6: Schwächung von Quantenstrahlung beim Durchgang durch Materie
Außerdem haben Gammastrahler jeweils definierte Energien, die für das aussendende Radionuklid charakteristisch sind und deshalb zur Identifizierung des Nuklides dienen können. Die Messung der Energie nennt man Gamma-Spektroskopie. Gleiches gilt im Prinzip auch für Alpha-Strahler. Ihre Energie ist aber schwieriger zu bestimmen, da Alpha-Strahlung beim Durchgang durch Materie kontinuierlich absorbiert wird.
Bei einer Kernumwandlung entstehen entweder Alpha- oder Betastrahlen. In beiden Fällen kann bei manchen Nuklidarten gleichzeitig Gamma- oder Röntgenstrahlung ausgesandt werden. Reine Gammastrahler sind selten.
Strahlenbelastungen
Vom Standpunkt des Strahlenschutzes aus sind Beta- und vor allem Alphastrahler am gefährlichsten bei Inkorporation. Sie reichern sich, je nach ihrer chemischen Natur, häufig in bestimmten Organen an und verursachen dort eine relativ hohe innere Strahlenbelastung. Gammastrahlende Radionuklide können dagegen wegen der großen Reichweite ihrer Strahlung eher die Ursache für äußere Strahlenbelastungen sein.
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