Mario Sedlak
Maßeinheiten
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Gray
(Abkürzung: Gy)

Mit der Maßeinheit Gray kann angegeben werden, wie viel ionisierende Strahlung ein Körper abbekommen hat.

1 Gy = 1 J/kg

Üblicherweise ist die Energiemenge winzig und kann nicht direkt im Körper gemessen werden. Stattdessen misst ein Messgerät, wie viel Energie in seiner Messkammer freigesetzt wird. Das ist nicht die Energie, die ein Mensch oder Bauteil absorbieren würde, denn diese ist vom Material abhängig. Die gemessene Energiedosis kann jedoch in die Energiedosis, die der Mensch oder Bauteil aufnehmen würde, umgerechnet werden. (In vielen Erklärungen fehlt dieser Schritt, der für das Verständnis meines Erachtens wichtig ist.) Die Umrechnungsfaktoren wurden in aufwendigen Versuchen ermittelt, wo z. B. menschliches Weichteilgewebe nachgebaut worden ist ("ICRU-Phantom").

Verwendung

Gebräuchliche Vorsätze

1 nGy = 1 Nanogray = 1 Milliardstel Gray = 10−9 Gy
1 µGy = 1 Mikrogray = 1 Millionstel Gray = 10−6 Gy
1 mGy = 1 Milligray = 1 Tausendstel Gray = 0,001 Gy = 10−3 Gy
1 cGy = 1 Zentigray = 1 Hundertstel Gray = 0,01 Gy = 10−2 Gy
1 dGy = 1 Dezigray = 1 Zehntel Gray = 0,1 Gy = 10−1 Gy
1 kGy = 1 Kilogray = 1000 Gray = 103 Gy

Größenordnungen

0,5–20 Gy Bestrahlung zur Behandlung gutartiger Erkrankungen lokale Dosis (d. h. nur auf den bestrahlten Teil bezogen)
45–80 Gy Bestrahlung zur Behandlung bösartiger Erkrankungen
120–400 Gy Bestrahlung gutartiger Schilddrüsenerkrankungen mit radioaktivem Jod
1000 Gy Bestrahlung bösartiger Schilddrüsenerkrankungen mit radioaktivem Jod
bis 100 kGy Bestrahlung zur Sterilisation von Lebensmitteln oder Operationsbesteck[2]
Bestrahlung von Saatgut,[3] um das Erbgut zu verändern und neue Sorten zu erhalten

Gesundheitswirkungen

Die folgenden Angaben beziehen sich auf eine Bestrahlung des gesamten menschlichen Körpers und sind daher nicht mit den vorigen Beispielen vergleichbar. Außerdem muss die Energiedosis in kurzer Zeit (max. über einige Tage oder Wochen) erhalten worden sein; bei längerer Einwirkungsdauer kann sich der Körper erholen.

< 200 mGy keine unmittelbare Wirkung, aber Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, irgendwann Krebs zu bekommen – siehe Sievert
200–750 mGy vorübergehende Veränderungen im Blutbild[4]
ab 500 mGy Hautrötung
> 750 mGy Strahlenkrankheit (Übelkeit, Erbrechen, Haarausfall, ...)[5]
< 3 Gy ohne medizinische Hilfe mit min. 50% Wahrscheinlichkeit überlebbar
< 6 Gy bei optimaler Behandlung gut überlebbar
> 8 Gy ohne medizinische Hilfe tödlich
> 15 Gy auch bei optimaler Behandlung tödlich

Strahlenbelastung im Weltraum

5–20 Gy/Jahr auf niedriger Erdumlaufbahn
500 Gy/Jahr im Van-Allen-Strahlungsgürtel
1 kGy normale Auslegung von Elektronik für Satelliten
5 kGy Raumsonde Pioneer 10 beim Vorbeiflug an Jupiter
1000 kGy

Raumsonde Juno bei Jupiter

(Alle empfindlichen Bauteile brauchen daher eine Abschirmung.)

Abgeleitete Einheiten

Größe Einheit Abk. Anmerkung
  • Dosisflächenprodukt
Gray mal Quadratzentimeter Gy·cm2 Die Energiedosis in Gray sagt nichts über die Größe des bestrahlten Gebiets aus (da es Joule pro Kilogramm sind). Bei einer Röntgenuntersuchung macht es aber einen Unterschied, ob ein Zahn oder der gesamte Oberkörper durchleuchtet wird. Deswegen wird die Energiedosis mit der bestrahlten Fläche multipliziert. Noch besser wäre wahrscheinlich Gray mal Kilogramm, aber das lässt sich nicht so leicht ausrechnen.
Dezigray mal Quadratzentimeter dGy·cm2
Zentigray mal Quadratzentimeter cGy·cm2
Milligray mal Quadratzentimeter mGy·cm2
Mikrogray mal Quadratzentimeter µGy·cm2
  • Dosislängenprodukt
Milligray mal Zentimeter mGy·cm für Computertomographien[6]
  • Äquivalentdosis = Maß für die Krebsgefahr
Sievert Sv = Gray mal einem Gewichtungsfaktor (1–20), denn es macht einen Unterschied, ob die Energie relativ gleichmäßig absorbiert wird oder manche Zellkerne gleich mehrere Schäden erleiden.
  • Ortsdosisleistung, auch eingeschränkt auf gewisse Strahlung/Energien wie z. B.:
    • Gammaortsdosisleistung (nur Gammastrahlung)
    • Gammaortsdosisleistung von 33 keV bis 7,5 MeV
    • Beta- und Gammaortsdosisleistung
Gray pro Stunde Gy/h Sollte i. A. als Sievert pro Stunde angegeben werden, außer an extrem verstrahlten Orten. (Bei Beta- und Gammastrahlung ist der Zahlenwert gleich; nur die Einheit wäre von Gray zu Sievert zu ändern.)

Andere Einheit

Für sehr stark strahlenbelastete Bauteile wie die Wände eines Atomreaktors oder Teilchenbeschleunigers gibt man nicht die absorbierte Energie an, sondern wie oft die Strahlung im Durchschnitt jedes Atom von seinem Platz gestoßen hat:

Größe Einheit Abk.
displacements per atom dpa

Diese Maßeinheit ist am besten, wenn es um die strahlenbedingte Materialermüdung geht.

Weiter

Sievert

Quellen

[1] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 46 (im PDF S. 60)
[2] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 73f. (im PDF S. 87f.)
[3] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 73f. (im PDF S. 87f.)
[4] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 6 – Dort als Millisievert angegeben.
[5] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 6 – Dort als Millisievert angegeben.
[6] Schweizer Fachstelle Strahlenschutz: Der ADLATUS (PDF), S. 2