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v10_radioaktivitaet

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steinbruegge
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  === Stichworte zum Versuch ===  === Stichworte zum Versuch ===
-(CODE AB HIER NOCH NICHT BEARBEITET ​...wie man sieht). steinbruegge 14.04.09+  
 +|  **Atomkern** ​ |  Gebundenes System aus //a// Nukleonen. ​ | 
 +|  **Nukleon** ​ |  Sammelbegriff für Proton <​latex>​ ^{1}_{1}\mbox{p} </​latex>​ und Neutron <​latex>​ {^{1}_{0}\mbox{n}} </​latex>​. ​ | 
 +|  **Proton** ​ |  Positiv geladenes Elementarteilchen. Der Betrag der elektrischen Ladung des Protons entspricht der Elementarladung. ​ | 
 +|  **Neutron** ​ |  Neutrales Elementarteilchen. ​ | 
 +|  **Ordnungszahl\Kernladungszahl** ​ |  Anzahl //z// der Protonen im Atomkern und damit Zahl der Elektronen in der Hülle des neutralen Atoms. ​ | 
 +|  **Neutronenzahl** ​ |  Anzahl //n// der Neutronen im Atomkern. ​ | 
 +|  **Massenzahl** ​ |  Gesamtzahl //a// = //z// + //n// der Nukleonen im Atomkern. ​ | 
 +|  **Nuklid** ​ |  Kernart mit festen Zahlenwerten von //z// und //a//: <​latex>​ {^{a}_{z}\mbox{X}} </​latex>​ ; Beispiele: ​ <​latex>​ {^{16}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}$,​ ${^{60}_{27}\mbox{Co}},​  
 +  $\ldots$ </​latex> ​ | 
 +|  **Isotope** ​ | Atomkerne mit gleicher Ordnungszahl //z//, aber verschiedener Neutronenzahl //n// (Beispiel: die Sauerstoffisotope <​latex>​ {^{15}_{\phantom{0}8}\mbox{O}},​ {^{16}_{\phantom{0}8}\mbox{O}} </​latex>​ und <​latex>​ {^{17}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}. </​latex>​ Isotope sind chemisch im Wesentlichen äquivalent. Nur Prozesse, die von der Masse abhängen, zeigen für Isotope ein leicht unterschiedliches Verhalten (Unterschiede in den physikalisch-chemischen Gleichgewichten,​ Unterschiede in der Diffusionsgeschwindigkeit,​ Isotopieverschiebungen in den Atomspektren,​...). Diese Erscheinungen werden als Isotopieeffekte bezeichnet. | 
 +|  **α-Strahlung** ​ | Emission von Helium-Kernen der Massenzahl //a//=4 und der Kernladungszahl //z//=2: <​latex>​ {^{4}_{2}\mbox{He}} </​latex>​. Typische Energien der α-Teilchen liegen zwischen 4MeV und 9MeV. | 
 +|  **β-Strahlung** ​ | β-Strahlung besteht aus schnell fliegenden Teilchen kleiner Masse (Positronen,​ Elektronen),​ die in elektrischen oder magnetischen Feldern stärker als α-Strahlen abgelenkt werden. | 
 +|  **γ-Strahlung** ​ | Kurzwellige elektromagnetische Strahlung (noch kurzwelliger als die Röntgenstrahlung). γ-Strahlung wird in elektrischen oder magnetischen Feldern nicht abgelenkt. | 
 +|  **Aktivität** ​ | Maß für die Zerfallsrate eines Radionuklids. Sie berücksichtigt nicht die biologische Wirksamkeit der Strahlungsarten. Die Aktivität //A// gibt die Anzahl der Zerfälle //N// pro Zeit //t// an: <​latex>​ A = \frac{\mbox{d}N}{\mbox{d}t} = \lambda N(t) = \lambda N(0) \cdot \mbox{e}^{-\lambda t} = A(0) \cdot \mbox{e}^{-\lambda t} </​latex>​. Die SI-Einheit der Aktivität ist [A]=1Bq (Becquerel) = 1 Zerfall pro Sekunde. Die früher benutzte Einheit von 1Ci (Curie) ist historisch entstanden und entspricht der Anzahl der Zerfälle von 1g <​latex>​ ^{226}\mbox{Ra} </​latex>​ pro Sekunde: <​latex>​ 1~\mbox{Ci} = 3.7 \times 10^{10}~\mbox{Bq}. </​latex>​ |  
 +|  **Ionendosis D<​sub>​q</​sub>​** ​ | <​latex>​ D_q = \frac{durch \ Ionisation \ entstehende \ Ladung}{Masse \ der \ durchstrahlten \ Materie} </​latex>;​ [D_q]= 1C/kg = 1A.s/kg; 1R (Röntgen) = 2.58 x 10<​sup>​-4</​sup>​ C/kg. | 
 +|  **Energiedosis D<​sub>​E</​sub>​** ​ | <​latex>​ D_E = \frac{absorbierte \ Strahlungsenergie}{Masse \ der \ durchstrahlten \ Materie} </​latex>;​ [D<​sub>​E</​sub>​] = 1Gy (Gray) = 1J/kg; bis 1985 wurde das //rad// verwendet: <​latex>​ 1\mbox{rad} = 10^{-2}~\mbox{Gy} </​latex>​. Energiedosis und Ionendosis lassen sich ineinander umrechnen, da die aus der Strahlung absorbierte Energie proportional zur dadurch entstandenen Ladung ist. Für Luft gilt beispielsweise:​ 1R = 0.87rad. | 
 +|  ** Biologische Dosis **  |  Die pro Zeit aufgenommene Ionen- bzw.\ Energiedosis. ​ | 
 +|  ** biologische Schädlichkeit** ​ | Die biologische Schädlichkeit hängt nicht nur von der Menge der absorbierten Energie bzw.\ der Menge der entstandenen Ionen (also von D<​sub>​E</​sub>​ und D<​sub>​q</​sub>​) ab, sondern auch von der Strahlenart. Bei gleicher Energie sind α-Strahlen wesentlich gefährlicher als β-Strahlen und γ-Strahlen. Zur Berücksichtigung der biologischen Schädlichkeit wird der Bewertungsfaktor Q eingeführt. Er beträgt für β- und γ-Strahlung 1, für α-Strahlung nimmt //Q// Werte zwischen 10 und 20 an. | 
 +|  **Äquivalentdosis** ​ | Berücksichtigung der unterschiedlichen Wirksamkeit von verschiedenen Strahlungsarten:​ H = Q.D<​sub>​E</​sub> ​ Die Einheit der Äquivalentdosis ist gleich der Einheit der Energiedosis (da Q dimensionslos ist). Zum Unterscheiden der beiden Größen wurde aber eine weitere Einheit eingeführt:​ [H] = 1Sv (Sievert) = 1J/kg. Bis 1979 diente das //rem// als Einheit für die Äquivalentdosis:​ 1rem = 10<​sup>​-2</​sup>​ Sv. 1rad entspricht 1rem für β- und γ-Strahlen1rad entspricht 10 bis 20rem für α-Strahlen|
  
-\begin{Mentry} 
-\item[Atomkern] Gebundenes System aus $a$ Nukleonen. 
- 
-\item[Nukleon] Sammelbegriff f{\"​u}r Proton (${^{1}_{1}\mbox{p}}$) ​ 
-  und Neutron (${^{1}_{0}\mbox{n}}$). 
- 
-\item[Proton] Positiv geladenes Elementarteilchen. Der Betrag der  
-  elektrischen Ladung des Protons entspricht der Elementarladung. 
- 
-\item[Neutron] Neutrales Elementarteilchen. 
- 
-\item[Ordnungszahl\\ ​ 
-Kernladungszahl] Anzahl $z$ der Protonen im Atomkern und damit Zahl  
-  der Elektronen in der H{\"​u}lle des neutralen Atoms. 
- 
-\item[Neutronenzahl] Anzahl $n$ der Neutronen im Atomkern. 
- 
-\item[Massenzahl] Gesamtzahl $a = z + n$ der Nukleonen im Atomkern. 
- 
-\item[Nuklid] Kernart mit festen Zahlenwerten von $z$ und $a$:  
-  ${^{a}_{z}\mbox{X}}$; ​ 
-  Beispiele: ${^{16}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}$,​ ${^{60}_{27}\mbox{Co}}$, ​ 
-  $\ldots$ 
- 
-\item[Isotope] Atomkerne mit gleicher Ordnungszahl $z$, aber  
-  verschiedener Neutronenzahl $n$ (Beispiel: die Sauerstoffisotope ​ 
-  ${^{15}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}$,​ ${^{16}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}$ ​ 
-  und ${^{17}_{\phantom{0}8}\mbox{O}}$). 
-  Isotope sind chemisch im Wesentlichen {\"​a}quivalent. ​ 
-  Nur Prozesse, die von der Masse abh{\"​a}ngen,​ zeigen f{\"​u}r Isotope ​ 
-  ein leicht unterschiedliches Verhalten (Unterschiede in den  
-  physikalisch-chemischen Gleichgewichten,​ Unterschiede in der 
-  Diffusionsgeschwindigkeit,​ Isotopieverschiebungen in den  
-  Atomspektren,​ $\ldots$). 
-  Diese Erscheinungen werden als Isotopieeffekte bezeichnet. 
- 
-\item[$\alpha$-Strahlung] Emission von Helium-Kernen der Massenzahl ​ 
-  $a = 4$ und der Kernladungszahl $z = 2$: ${^{4}_{2}\mbox{He}}$. 
-  Typische Energien der $\alpha$-Teilchen liegen zwischen $4~\mbox{MeV}$ ​ 
-  und $9~\mbox{MeV}$. 
- 
-\item[$\beta$-Strahlung] $\beta$-Strahlung besteht aus schnell fliegenden ​ 
-  Teilchen kleiner Masse (Positronen,​ Elektronen),​ die in elektrischen ​ 
-  oder magnetischen Feldern st{\"​a}rker als $\alpha$-Strahlen abgelenkt ​ 
-  werden. 
- 
-\item[$\gamma$-Strahlung] Kurzwellige elektromagnetische Strahlung ​ 
-  (noch kurzwelliger als die R{\"​o}ntgenstrahlung). ​ 
-  $\gamma$-Strahlung wird in elektrischen oder magnetischen Feldern ​ 
-  nicht abgelenkt. 
- 
-\item[Aktivit{\"​a}t] Ma{\ss} f{\"​u}r die Zerfallsrate eines Radionuklids. ​ 
-  Sie ber{\"​u}cksichtigt nicht die biologische Wirksamkeit ​ 
-  der Strahlungsarten. ​ 
-  Die Aktivit{\"​a}t $A$ gibt die Anzahl der Zerf{\"​a}lle $N$ pro Zeit  
-  $t$ an: 
-% 
-\begin{equation*} 
-A = \left| \frac{\mbox{d}N}{\mbox{d}t}\right| = \lambda N(t) =  
-\lambda N(0) \cdot \mbox{e}^{-\lambda t} = A(0) \cdot \mbox{e}^{-\lambda t}  
-\end{equation*} 
-% 
-  Die SI-Einheit der Aktivit{\"​a}t ist $[A] = 1~\mbox{Bq}$ (Becquerel) ​ 
-  $=$ 1 Zerfall pro Sekunde. ​ 
-  Die fr{\"​u}her benutzte Einheit von $1~\mbox{Ci}$ (Curie) ​ 
-  ist historisch entstanden und entspricht der Anzahl der Zerf{\"​a}lle ​ 
-  von $1~\mbox{g}$ ${^{226}\mbox{Ra}}$ pro Sekunde: ​ 
-  $1~\mbox{Ci} = 3.7 \times 10^{10}~\mbox{Bq}$. 
- 
-\item[Ionendosis $D_{\mathrm{q}}$] \mbox{} 
-\begin{equation*} 
-D_{\mathrm{q}} = \frac{\mbox{durch Ionisation entstehende Ladung}}{\mbox{Masse der 
-durchstrahlten Materie}} 
-\end{equation*} 
-  $[D_{\mathrm{q}}] = 1~\mbox{C/​kg} = 1~\mbox{A}\cdot\mbox{s/​kg}$;​ $1~\mbox{R}$ (R{\"​o}ntgen) 
-  $= 2.58 \times 10^{-4}~\mbox{C/​kg}$. 
- 
-\item[Energiedosis $D_{\mathrm{E}}$] \mbox{} 
-\begin{equation*} 
-D_{\mathrm{E}} = \frac{\mbox{absorbierte Strahlungsenergie}}{\mbox{Masse der 
-durchstrahlten Materie}} 
-\end{equation*} 
-  $[D_{\mathrm{E}}] = 1~\mbox{Gy}$ (Gray) $= 1~\mbox{J/​kg}$; ​ 
-  bis 1985 wurde das {\glqq}rad{\grqq} verwendet: $1~\mbox{rad} =  
-  10^{-2}~\mbox{Gy}$. 
-  Energiedosis und Ionendosis lassen sich ineinander umrechnen, ​ 
-  da die aus der Strahlung absorbierte Energie proportional zur  
-  dadurch entstandenen Ladung ist.  
-  F{\"​u}r Luft gilt beispielsweise:​ $1~\mbox{R} = 0.87~\mbox{rad}$. 
- 
-\item[Dosisleistung] Die pro Zeit aufgenommene Ionen- bzw.\ Energiedosis. 
- 
-\item[biologische\\ Sch{\"​a}dlichkeit] Die biologische ​ 
-  Sch{\"​a}dlichkeit h{\"​a}ngt nicht nur von der Menge der absorbierten ​ 
-  Energie bzw.\ der Menge der entstandenen Ionen (also von 
-  $D_{\mathrm{E}}$ und $D_{\mathrm{q}}$) ab, sondern auch von der  
-  Strahlenart. 
-  Bei gleicher Energie sind $\alpha$-Strahlen wesentlich ​ 
-  gef{\"​a}hrlicher als $\beta$-Strahlen und $\gamma$-Strahlen. ​ 
-  Zur Ber{\"​u}cksichtigung der biologischen Sch{\"​a}dlichkeit 
-  wird der Bewertungsfaktor $Q$ eingef{\"​u}hrt. Er betr{\"​a}gt f{\"​u}r ​ 
-  $\beta$- und $\gamma$-Strahlung $1$, f{\"​u}r $\alpha$-Strahlung nimmt  
-  $Q$ Werte zwischen $10$ und $20$ an. 
- 
-\item[{\"​A}quivalentdosis] Ber{\"​u}cksichtigung der unterschiedlichen ​ 
-  Wirksamkeit von verschiedenen Strahlungs\-arten:​ 
-% 
-\begin{equation*} 
-H = Q \cdot D_{\mathrm{E}} 
-\end{equation*} 
-% 
-  Die Einheit der {\"​A}quivalentdosis ist gleich der Einheit der  
-  Energiedosis (da $Q$ dimensionslos ist).\\ 
-  Zum Unterscheiden der beiden Gr{\"​o}{\ss}en wurde aber eine weitere ​ 
-  Einheit eingef{\"​u}hrt:​ 
-  $[H] = 1~\mbox{Sv}$ (Sievert) $= 1~\mbox{J/​kg}$. ​ 
-  Bis 1979 diente das {\glqq}rem{\grqq} als Einheit f{\"​u}r die  
-  {\"​A}quivalentdosis:​ $1~\mbox{rem} = 10^{-2}~\mbox{Sv}$.\\ 
-  $1~\mbox{rad}$ entspricht $1~\mbox{rem}$ f{\"​u}r $\beta$- und  
-  $\gamma$-Strahlen.\\ 
-  $1~\mbox{rad}$ entspricht $10$ bis $20~\mbox{rem}$ f{\"​u}r ​ 
-  $\alpha$-Strahlen. 
-\end{Mentry} 
  
  
v10_radioaktivitaet.txt · Last modified: 2009/04/16 15:30 by steinbruegge