Mario Sedlak
Maßeinheiten
Wissenschaft
Hauptthemen
Neue und erweiterte Seiten

Maßeinheiten für gezählte radioaktive Zerfälle

Bei einem radioaktiven Zerfall werden Teilchen mit hoher Energie abgestrahlt. Wenn ein Geiger-Müller-Zählrohr ein solches registriert, erzeugt es einen elektrischen Impuls, der als "Klick" hörbar gemacht werden kann. Die meisten Messgeräte für solche (ionisierende) Strahlung registrieren und zählen einzelne Ereignisse als Impulse. Es gibt aber auch welche, die keine Impulse, sondern einfach einen Messwert liefern. Deswegen gibt es für die registrierten Ereignisse pro Zeiteinheit zwei verschiedene Einheiten, die im Grunde das Gleiche bedeuten:

Größe Einheit Abk. Anmerkung
  • Impulsrate oder Zählrate
Impulse pro Sekunde ips = was das Messgerät registriert – noch völlig unbereinigt
gezählte Ereignisse pro Sekunde (counts per second) cps
Impulse pro Minute ipm
counts per minute cpm
Impulse pro Stunde iph
counts per hour cph
Impulse pro Tag (day) ipd
counts per day cpd
  • Netto-Impulsrate oder Netto-Zählrate
gleiche Einheit ips = Impulsrate oder Zählrate vermindert um die Rate, die auch ohne irgendein Messobjekt angezeigt wird ("Nullrate", erzeugt von Umgebungsstrahlung oder im Messgerät selbst)
cps
...
  • wahre Impulsrate oder wahre Zählrate
gleiche Einheit ips Erhöhung der Impulsrate oder Zählrate, um zu berücksichtigen, dass das Messgerät dicht aufeinander folgende Teilchen nicht separat zählen kann (Totzeit)
cps
...

Gebräuchliche Vorsätze

1 kcps = 1000 cps = 103 cps Analog für ips
1 Mcps = 1 Million cps = 106 cps

Bei cpm, ipm usw. werden statt Vorsätzen eher cps bzw. ips verwendet, um den Zahlenwert zu verkleinern. Umgekehrt wird statt Bruchteilen von cps bzw. ips eher ein längeres Messintervall (ipm, cpm, iph, ...) genommen.

Größenordnungen

18 cpm Umgebungsstrahlung
bis 1000 ips einfaches Geiger-Müller-Zählrohr brauchbar
250 kcps hohe Zählrate (Maximum für medizinische Gammakamera)
4·106 cps = 4 Mcps extrem hohe Zählrate

Abgeleitete Einheiten

Die Impuls- oder Zählraten erlauben relative Vergleiche. Für eine Umrechnung in die Maßeinheiten für Radioaktivität müssen folgende Größen benutzt werden:

Größe Einheit Abk. Anmerkung
  • Kalibrierfaktor[1]
Becquerel pro Impulse in einer Sekunde Bq/ips

Für Umrechnung von (wahrer) Netto-Impulsrate in die tatsächliche Aktivität

(I. A. ist die Impulsrate in der Praxis relativ klein, sodass der Unterschied zur wahren Impulsrate nicht nennenswert ist.)

Nanogray pro Stunde pro Impulse in einer Sekunde (nGy/h)/ips

Für Umrechnung von (wahrer) Netto-Impulsrate zu Energiedosis

Hängt von Geometrie und Stoff ab:

  • Nicht jedes vom radioaktiven Atom ausgesandte Teilchen gelangt in das Messgerät.
  • Die Teilchen können vom Stoff selbst aufgefangen werden. Manche Stoffe sind durchlässiger als andere. Je dünner der zu messende Stoff gemacht wurde, desto geringer ist die Selbstabsorption.

Wird vom Hersteller des Messgeräts bekanntgegeben.

  • Zählausbeute (Effizienz[2], auch "Wirkungsgrad"[3])
Impulse in einer Sekunde pro Becquerel = Prozent ips/Bq = % = Kehrwert des Kalibrierfaktors
  • Ansprech­wahrscheinlichkeit = Anzahl registrierter Teilchen dividiert durch die Anzahl ins Zählrohr einfallender Teilchen[4]
Prozent %

Die tatsächlich vorhandene Aktivität des Messobjekts wird beim Vergleich mit der Impulsrate/Zählrate manchmal mit diesen Einheiten angegeben:

Größe Einheit Abk. Anmerkung
  • Zerfälle pro Sekunde
disintegrations per second dps = Becquerel
  • Zerfälle pro Minute
disintegrations per minute dpm = das 60-Fache der Maßzahl in Becquerel
  • Zerfälle pro Stunde
disintegrations per hour dph = das 3600-Fache der Maßzahl in Becquerel

Weiter

Becquerel

Quellen

[1] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 49 (im PDF S. 63)
[2] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 115 (im PDF S. 129)
[3] Vorlesungsskriptum (PDF), S. 3
[4] ETH Zürich: Radioaktivität (ionisierende Strahlung). Ein Leitprogramm (PDF), S. 58 (im PDF S. 62)