Natur, Reichweite, Ablenkung
Die drei Strahlungsarten
Die drei Strahlungsarten im Vergleich:
- \(\alpha\):Heliumkern \({}^{4}_{2}\mathrm{He}\), Ladung \(+2e\), schwer und vergleichsweise langsam.
- \(\beta^{-}\):schnelles Elektron, Ladung \(-e\), rund 7000-mal leichter als ein \(\alpha\)-Teilchen.
- \(\gamma\):Photon ohne Ladung, mit Lichtgeschwindigkeit; ein angeregter Kern gibt Energie ab — wie die Atomhülle beim Übergang zwischen Energieniveaus.
Ionisierungsvermögen, Reichweite & Abschirmung
Wer stärker ionisiert, verliert seine Energie schneller und kommt weniger weit:
- \(\alpha\):Ionisiert am stärksten (große Ladung, langsam) → nur wenige Zentimeter in Luft, ein Blatt Papier oder die Hautoberfläche stoppt sie vollständig.
- \(\beta\):Mittleres Ionisierungsvermögen → einige Meter in Luft, wenige Millimeter Aluminium schirmen sie ab.
- \(\gamma\):Ionisiert am schwächsten → sehr große Reichweite; sie wird nur abgeschwächt, nie ganz gestoppt — dafür braucht man dickes Blei oder Beton.
Im Modus Abschirmung zeigt sich, welche Strahlung durch verschiedene Materialien kommt. Im Modus Magnetfeld werden \(\alpha\), \(\beta\) und \(\gamma\) je nach Ladung und Masse unterschiedlich abgelenkt.
Ohne Abschirmung erreichen alle drei Strahlungsarten den Detektor.
| α (Heliumkern) | kommt durch |
| β (Elektron) | kommt durch |
| γ (Photon) | kommt durch |
Das Feld zeigt in die Zeichenebene. \(\alpha\) und \(\beta\) werden in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt, \(\gamma\) bleibt gerade.
| α-Ablenkung | schwach ↑ |
| β-Ablenkung | stark ↓ |
| γ-Ablenkung | keine |
Bahnradius im Magnetfeld:
\(r = \dfrac{m\,v}{q\,B}\)
Strahlungsarten: \(\alpha\): Heliumkern, Ladung \(+2e\); \(\beta^{-}\): schnelles Elektron, Ladung \(-e\); \(\gamma\): Photon ohne Ladung.
Reichweite: \(\alpha\) ionisiert am stärksten und wird von Papier gestoppt, \(\beta\) von wenigen Millimetern Aluminium; \(\gamma\) ionisiert am schwächsten und wird nur abgeschwächt (dickes Blei oder Beton).
Halbwertsdicke: \(d_{1/2}\) ist die Materialdicke, die die Intensität der \(\gamma\)-Strahlung halbiert.
Die Halbwertsdicke der \(\gamma\)-Strahlung
\(\gamma\)-Strahlung wird nur abgeschwächt. Die Halbwertsdicke \(d_{1/2}\) ist die Materialdicke, die die Intensität halbiert — wie \(T_{1/2}\) beim Zerfall.
Rechnen mit Halbwertsdicken:
\(I = I_0\cdot\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n}\quad\text{mit}\quad n=\dfrac{d}{d_{1/2}}\)
Allgemeine Hinweise
Ablenkung deuten
Richtung im Magnetfeld mit der Drei-Finger-Regel bestimmen — für \(\alpha\) die rechte, für \(\beta^-\) die linke Hand. \(\gamma\) läuft ungestört geradeaus.
Reichweite ≠ Gefahr
Kurze Reichweite heißt nicht ungefährlich. \(\alpha\)-Strahler sind im Körper besonders schädlich, weil sie ihre ganze Energie auf engstem Raum abgeben.
\(\gamma\) wird nie null
\(\gamma\)-Strahlung wird nur abgeschwächt. Nach jeder Halbwertsdicke bleibt die Hälfte — theoretisch nie exakt null. Deshalb rechnet man mit \(\left(\tfrac12\right)^{n}\).