Mario Sedlak
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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
  • Teilchenflussdichte (oder "Intensität"[2])
  • Gruppenflussdichte (= eingeschränkt auf gewisse Teilchenenergien[3])
Teilchen pro Quadratzentimeter und Sekunde 1/cm2s
  • Teilchenfluss
Teilchen pro Sekunde 1/s Zahl der Teilchen, die pro Zeitintervall im Strahlungsfeld transportiert werden[4]
  • Teilchenfluenz
Teilchen pro Quadratzentimeter 1/cm2 auftreffende, durchquerende oder ausgesendete
  • spektrale Teilchenfluenz
Teilchen pro Quadratzentimeter und Elektronenvolt 1/cm2eV
  • spektrale Teilchenflussdichte (auch "Teilchenflussspektrum")
Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde und Elektronenvolt 1/cm2seV
  • relative spektrale Teilchenflussdichte (= "Strahlungsqualität")
Anteil pro Elektronenvolt 1/eV = spektrale Teilchenflussdichte dividiert durch die Teilchenflussdichte[5]
  • Teilchenradianz
Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde und Steradiant 1/(cm2s·sr) = Teilchenflussdichte aller Teilchen, die in eine bestimmte Raumrichtung emittiert werden[6]
  • spektrale Teilchenradianz[7]
Teilchen pro Quadratzentimeter, Sekunde, Steradiant und Elektronenvolt 1/(cm2s·sr·eV)
  • Teilchenstrom
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

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

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

Maßeinheiten für Strahlungsenergie

Quellen

[1] Strahlenschutz-Lexikon (PDF, 15 MB), S. 428 – "die Strahlungsteilchen können massebehaftete Teilchen (z.B. Alphateilchen, Betateilchen) oder masselose Energiequanten (z.B. Photonen) sein."
[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-Lexikon (PDF, 15 MB), S. 439f.
[8] Strahlenschutz-Lexikon (PDF, 15 MB), S. 440
[9] Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie (PDF), S. 174 (im PDF S. 5)
[10] Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf e.V.: Ioneninduzierte Nanostrukturen (PDF), S. 14