Maßeinheiten für Strahlungsfelder
Mit den folgenden Einheiten kann man angeben, wie viele Teilchen ein radioaktives Präparat verlassen oder wie viele auf einer Oberfläche auftreffen (egal, ob sie auch absorbiert werden). Die Oberfläche kann auch eine gedachte Fläche im freien Raum sein, um die Stärke der dort vorhandenen ionisierenden Strahlung anzugeben.
Betrachtung als Teilchenfeld
Die Teilchen können auch Lichtteilchen sein.[1]
| Größe | Einheit (z. B.) | Abk. | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Teilchen pro Quadratzentimeter und Sekunde | 1/cm2s | |
| Teilchen pro Sekunde | 1/s | Zahl der Teilchen, die pro Zeitintervall im Strahlungsfeld transportiert werden[4] |
| Teilchen pro Quadratzentimeter | 1/cm2 | auftreffende, durchquerende oder ausgesendete |
| Teilchen pro Quadratzentimeter und Elektronenvolt | 1/cm2eV | |
| Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde und Elektronenvolt | 1/cm2seV | |
| Anteil pro Elektronenvolt | 1/eV | = spektrale Teilchenflussdichte dividiert durch die Teilchenflussdichte[5] |
| Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde und Steradiant | 1/(cm2s·sr) | = Teilchenflussdichte aller Teilchen, die in eine bestimmte Raumrichtung emittiert werden[6] |
| Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde, Steradiant und Elektronenvolt | 1/(cm2s·sr·eV) | |
| Teilchen pro Sekunde | 1/s | Wie Teilchenfluss, kann aber negativ werden: Die auf einer Seite einer (gedachten) Fläche auftreffenden Teilchen werden positiv gezählt; die auf der anderen Seite auftreffenden negativ. |
| Teilchen pro Quadratzentimeter und Sekunde | 1/cm2s |
Wie Teilchenflussdichte, kann aber negativ werden. Wenn die Teilchen in alle Richtungen gleichermaßen fliegen, ist die Teilchenstromdichte 0.[8] | |
| Teilchen pro Kubikzentimeter | 1/cm3 |
Häufig werden gleichartige Teilchen gezählt.[9] Die Größen heißen dann Neutronenfluss, Photonenflussdichte, Protonenfluenz usw.
Beispiele
- Bei Castor-
Behältern der Bauart V/19 ist nach Angaben des Bundesamtes für Strahlenschutz unterhalb einer Neutronenfluenz von 1018/cm2 noch nicht mit Materialversprödung zu rechnen. - Normalerweise werden die Atome an der Oberfläche eines Materials nach einer Fluenz von ca. 1015/cm2 nicht mehr an ihrem Platz sein ("Amorphisierung").[10]
- In Sternen liegt der Neutronenfluss in der Größenordnung von 105–
1011 /cm2s. - Während eines Gewitters gibt es in der Luft einen Neutronenfluss von bis zu 90/cm2s.
- Auf Höhe der Erdbahn hat der Sonnenwind:
- Teilchenstromdichte = 107/cm2s (vorwiegend Protonen und Alphateilchen)
- Teilchendichte = 5/cm3
- Für Neutrinos gibt es eine eigene Einheit: Solar neutrino unit (Abkürzung: SNU). 1 SNU entspricht einem Teilchenstrom von 10−36 registrierbaren Neutrinos pro Atom im Detektor pro Sekunde.
Schreibweise
Häufig werden die Einheiten mit negativen Exponenten statt Bruchstrich geschrieben, z. B. 90 cm−2 s−1 statt 90/cm2s. Diese Schreibweise ist normgerecht, aber meines Erachtens nicht allgemein verständlich. Daher verwende ich sie nicht.
Vergleich mit anderen Einheiten
- Im Gegensatz zu Becquerel werden nur die tatsächlich ausgesendeten Teilchen gezählt – nicht die, die in der radioaktiven Quelle bereits absorbiert werden.
- Im Gegensatz zu Gray und Sievert werden alle Teilchen betrachtet, nicht nur die absorbierten. Außerdem zählen Gray und Sievert nicht Teilchen, sondern absorbierte Energie.
Verwendung
Ich habe von diesen Einheiten zum ersten Mal die Betaflussdichte in 1/(min·cm2) auf einem Messgerät gesehen. Im Strahlenschutz werden diese Einheiten nicht verwendet, und daher rechnen die meisten Messgeräte in Sievert um. Die Angabe der Flussdichte ist aber wohl ehrlicher, wenn das Gerät die Energie der Teilchen gar nicht messen kann, sondern nur ihr Eintreffen.
Wenn Oberflächenkontamination gemessen wird, wäre die korrekte Einheit wohl (ausgestrahlte) Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde anstatt Becquerel pro Quadratmeter, die eigentlich Zerfälle in tieferen Schichten, deren Strahlung gar nicht bis an die Oberfläche gelangt, mitzählen müssten (was für den Strahlenschutz nicht relevant ist und nicht direkt gemessen werden kann).
Weiter
Quellen
| [1] | Strahlenschutz- |
| [2] | Glossar zu den Messanleitungen für die Überwachung radioaktiver Stoffe in der Umwelt und externer Strahlung (PDF), S. 50 |
| [3] | Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 174f. (im PDF S. 5f.) |
| [4] | Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 173 (im PDF S. 4) |
| [5] | Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 175 (im PDF S. 6) |
| [6] | Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 177 (im PDF S. 8) |
| [7] | Strahlenschutz- |
| [8] | Strahlenschutz- |
| [9] | Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 174 (im PDF S. 5) |
| [10] | Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Forschungszentrum Dresden- |