Alphastrahlung

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Alphastrahlung oder α-Strahlung ist eine Art von ionisierender Strahlung, die bei einem radioaktiven Zerfall, dem Alphazerfall, auftritt. Sie ist unter anderem Teil der kosmischen Strahlung. Ein radioaktives Isotop, das Alphastrahlung aussendet, wird als Alphastrahler bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

1 Eigenschaften
2 Gefahr für Organismen
3 Verwendung von Alphastrahlern
- 3.1 Isotopengenerator
- 3.2 Rauchmelder
4 Auswirkungen
5 Siehe auch
6 Weblinks

[Bearbeiten] Eigenschaften

Bei Alphastrahlung handelt es sich um Teilchenstrahlung: Alphateilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, also einem Helium-Atomkern. Da Helium-Atomkerne Ionen sind, zählt die Alphastrahlung auch zur Ionenstrahlung. Die Geschwindigkeit der dabei austretenden Alphateilchen liegt zwischen 15.000 km/s und 20.000 km/s.Das Symbol für ein Alphateilchen ist der kleine griechische Buchstabe Alpha: α; das chemische Symbol ist ⁴He²⁺, was einem zweifach ionisierten Helium, einem Heliumkation, entspricht.

Aufgrund ihrer elektrischen Ladung und relativ großen Masse von 4 u haben Alphateilchen nur eine sehr geringe Eindringtiefe in Materie. In Wasser oder organischem Material beträgt die Eindringtiefe eines 5 MeV-Alphateilchens 40 μm. Ein etwas kräftigeres Blatt Papier oder einige Zentimeter Luft reichen somit im allgemeinen schon aus, um Alphateilchen vollständig abzuschirmen. Das kommt dadurch zustande, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Atom durch die Strahlung ionisiert wird, durch die geringe Geschwindigkeit relativ hoch ist (siehe Bragg-Peak). In einer Nebelkammer sind deshalb auch die Ionen besonders gut zu sehen, die durch Alphastrahlung erzeugt werden. Die Reichweite der α-Strahlen hat man früher in einer Ionisationskammer mit einem Elektroskop über die Messung des Ionisationsstroms bestimmt, heute verwendet man Teilchendetektoren, mit denen man die einzelnen Alphateilchen zählen kann.

[Bearbeiten] Gefahr für Organismen

Alphastrahlung, die von außen auf den menschlichen Körper wirkt, ist relativ ungefährlich, da die Alphateilchen auf Grund ihrer geringen Eindringtiefe überwiegend nur in die oberen, toten Hautschichten eindringen. Ein im Organismus durch Einatmen oder Aufnahme mit der Nahrung eingelagerter Alphastrahler ist dagegen sehr schädlich, da in diesem Fall nicht die toten Hautschichten, sondern lebende Zellen geschädigt werden. Insbesondere die Anreicherung eines mit Alphastrahlung zerfallenden Nuklids in einem Organ führt zu einer hohen Belastung dieses Organs, da dabei eine hohe Strahlendosis ihre schädigende Wirkung auf kleinem Raum und auf wichtige Körperzellen ausübt (Strahlenkrankheit). Anderseits beruht die vermeintlich heilende Wirkung mancher Heilbäder (z. B. Badgastein) auf dem Radongehalt des aus der Tiefe des Gesteins kommenden heißen Quellwassers.

Eine natürliche Quelle von Alphastrahlung ist natürliches Radon, welches in der Luft vorkommt. Aufgrund seiner hohen Dichte kann es sich beispielsweise in Kellern ansammeln. Kellerwohnungen sollten daher regelmäßig durchlüftet werden.

[Bearbeiten] Verwendung von Alphastrahlern

[Bearbeiten] Isotopengenerator

Ein Plutonium ²³⁸Pu Pellet glüht durch seinen eigenen Zerfall

Alphastrahler schwerer Elemente (hauptsächlich Transurane) mit hoher Dichte und relativ kurzer Halbwertszeit können sich durch ihren eigenen Alphazerfall bis zur Rotglut erhitzen. Dieses ist möglich, weil nahezu alle bei ihrem Zerfall erzeugten energiereichen Alphateilchen von ihren schweren Atomen noch in ihrem Innern aufgehalten werden, und ihre Bewegungsenergie als Wärme an sie abgeben. Wenn sie außerdem nur wenig Gammastrahlung abgeben, und ihre Halbwertszeit (meistens einige Jahre bis Jahrzehnte) lang genug ist, sind sie prinzipiell zur Befüllung von Radioisotopengeneratoren geeignet.

[Bearbeiten] Rauchmelder

Außerdem werden Alphastrahler in Ionisationsrauchmeldern verwendet, die die Leitfähigkeit der durch Alphastrahlen ionisierten Luft messen, die durch Rauchpartikel vermindert wird.

[Bearbeiten] Auswirkungen

In Halbleiterbauelementen (z.B. RAM) kann Alphastrahlung zum „Kippen“ von Bits, also einer unbeabsichtigten Änderung der Daten, und somit auch zu Datenverlust führen (siehe auch SEU). Da Alphastrahlung nur eine geringe Eindringtiefe aufweist, sind meist radioaktive Verunreinigungen innerhalb der betroffenen Bauteile die Ursache dieses Effekts.