Ionisations- und Durchdringungsvermögen von Alpha-, Beta-, Gamma-Strahlung(Erklärung)?

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3 Antworten

Alpha-Strahlung sind "kleine Atomkerne ohne Elektronen", Betastrahlung sind meist "Elektronen ohne Atomkern", beide sind elektrisch geladen (die Kerne positiv, die Elektronen negativ). Gammastrahlung ist sehr kurzwellige Elektromagnetische Strahlung (Also wie Licht, UV Licht, Mikrowellen, nur eben noch kürzere Wellenlänge und noch mehr Energie).

Je kleiner, schneller und masseärmer etwas ist desto besser kann es Materie durchdringen ohne irgend wo hängen zu bleiben. Atomkerne > Elektronen > EM-Strahlen.

Je mehr Energie und eigene Ladung es mitbringt, desto besser kann es dort wo es einschlägt zu einer Ladungsverschiebung (Ionisation) führen. Alpha- und Beta- Strahlung ionisieren also immer wegen der Ladung die sie mitbringen. Elektromagnetische Strahlung kann das tun, schon UV-Licht hat genug Energie um ein Elektron ganz aus dem Atom, auf das es trifft raus zu lösen und damit eine Ionisation zu erzeugen.

Wenn Du mehr Details brauchst oder Rechenbeispiele dann schau doch mal auf https://de.wikipedia.org/wiki/Ionisierende_Strahlung

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ballhund97 18.05.2016, 11:49

Vielen Dank erstmal! Habe noch eine Frage und zwar: Wie du schon beschrieben hast sind Alpha Strahlung doppelt positiv geladene Heliumkerne, Beta Strahlung bewegte Elektronen und Gamma Strahlung elektromagnetische Wellen. Bei der Ionisation löst man doch aus dem neutralem Atom Elektronen heraus, sodass positiv geladene Restatome(Ionen) und freie Elektronen übrig bleiben. Wie funktioniert das dann bei diesen Strahlungen? Ich meine es liegen doch bei allen 3 keine neutralen Atomkerne vor(bei Beta und Gamma Strahlung sogar gar keine). Könntest du mir das bitte erklären?

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matmatmat 18.05.2016, 14:40
@ballhund97

Die Ionisation passiert, wenn man so viel Energie in ein neutrales Atom einbringt, daß ein Elektron (oder mehr) "rausfliegen", bzw. zu anderen Atomen rübergeschubst werden. Wie Du die energie da rein bringst ist eigentlich egal. Du kannst das Atom stark erwärmen, du kannst es mit UV Licht oder Mikrowellen Strahlen (oder mit der noch energiereicheren Gammastrahlung) beschießen. Es geht auch indirekt über Neutronenstrahlung, da trifft ein schnelles neutron auf einen Kern und bringt dort die Ladungsverteilung durcheinander / führt zu weiteren Reaktionen. Sobald du genug Energie reingepumpt hast in ein Atom, damit sich ein Elektron aus dem Staub macht ist das vormals neurale Atom ionisiert.

Es geht dabei nicht darum, ob die Strahlung eine Ladung hat (obwohl es zum Ladungen hin und her kegeln = ionisieren natürlich hilfreich ist schon geladen zu sein), sondern welchen Effekt du im Ziel auslöst.

Betastrahlung können auch Positronen sein, so am Rande.

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Die Alpha-Teilchen sind sehr massiv und zweifach positiv geladen, sie wechselwirken also sofort mit Materie, die ihnen in den Weg kommt. Es reicht also ein Blatt Papier um sie abzuschirmen, umgekehrt sind sie aber auch am gefährlichsten, wenn sie den Körper doch erreichen können (zum Beispiel wenn man strahlendes Material verschluckt).

Die Beta-Teilchen sind weniger massiv und nur einfach positiv geladen, wechselwirken also schwächer. Somit sind sie schwerer abzuschirmen, richten aber auch weniger Schaden an.

Die Gamma-Teilchen sind elektrisch neutral und masselos, sind also am schwersten abzuschirmen, richten aber auch am wenigsten Schaden an.

Das sind aber nur Richtwerte, harte Gamma-Strahlung kann auch gefährlicher als energiearme Beta-Strahlung sein. Und Gamma-Strahlung kommt als einzige wirklich an der Haut vorbei und kann direkten Schaden im Körperinneren anrichten.

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Was kapierst du nicht? Die Entstehung der verschiedenen Teilchen, deren Ionisationswirkung oder das Durchdringungsvermögen?

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ballhund97 18.05.2016, 11:50

Ionisationswirkung und Durchdringungsvermögen

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habakuk63 18.05.2016, 13:01
@ballhund97

Ein Ion ist ein elektrisch nicht (mehr) neutrales Atom.

Ionisationswirkung ist die Veränderung der Stoffe (Elemente / Moleküle) durch das *-teilchen (*= alpha, beta oder gamma) zu einem Ion.

Diese Ionisation findet nur in den Schichten statt, in die die jeweiligen *-teilchen eindringen. Nur dort wo ein *-teilchen, durch seine Energie und seine Struktur, auf die benachbarten Atome einwirken kann erfolgt die Ionisation. 

Die Dicke der betroffenen Schicht (Durchdringungsvermögen) ist von der Energie abhängig, mit der das jeweilige *-teilchen ausgestattet ist. Gammateilchen haben die höchste Energie und dringen somit auf weitesten ein.

Alphateilchen dringen am wenigsten weit ein. Aber auf Grund der Struktur von Alphateilchen ist die Ionisierungswirkung von Alphateilchen sehr hoch. Warum? Weil der 4-Helium Kern einfach mehr Platz einnimmt als das einzelnen Elektron der Betastrahlung.

Beispiel: Ein dicker Stein (Alphateilchen) und eine dünnen Nadel (Betateilchen) werden schräg ins Wasser geworfen. Die Spur der Nadel ist kaum erkennbar aber die Spur der dicken Steins ist gut sichtbar. Jeweils bis beide ihre Bewegungsenergie abgegeben haben und einfach, still und leise zu Boden sinken. Das mit dem zu Boden sinken passiert nicht mit den wirklichen Alpha- und Betateilchen.

Ich hoffe die Erklärung ist einleuchtend.

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ballhund97 18.05.2016, 13:40
@habakuk63

Das mit dem Durchdringungsvermögen ist für mich erstmal verständlich. Laut meinem Schulbuch sind Alpha Strahlung doppelt positiv geladene Heliumkerne, Beta Strahlung bewegte Elektronen und Gamma Strahlung elektromagnetische Wellen. Bei der Ionisation löst man doch aus dem neutralem Atom Elektronen heraus, sodass positiv geladene Restatome(Ionen) und freie Elektronen übrig bleiben(laut lernhelfer.de). Wie funktioniert das dann bei diesen Strahlungen? Ich meine es liegen doch bei allen 3 keine neutralen Atomkerne vor(bei Beta und Gamma Strahlung sogar gar keine). Könntest du mir das bitte erklären?

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habakuk63 18.05.2016, 13:54
@ballhund97

Es geht nicht um die Strahlung oder die Teilchen. Die jeweilige Strahlung ist ionisierend, weil sie die elektrisch neutralen Atome in der Schicht der Durchdringung zu Ionen werden lässt.

Die jeweilige Strahlung ändert die elektrische Ladung der Atome in der Durchdringungsschicht. Wie im Beispiel der Alphateilchen, die Luftblasen, die hinter dem dicken Stein im Wasser aufsteigen.

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ballhund97 18.05.2016, 14:07
@habakuk63

Aaachso. Und wie kommt es nun dazu, dass die neutralen Atome in der Durchdringungsschicht durch die radioaktive Strahlung zu Ionen werden?

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