Was ist der unterschied zwischen ionisierender und nicht ionisierender strahlung

Strahlung und Radioaktivität: Unterschiede, Gefahren, Schutzmassnahmen

Gibt es Radioaktivität im Alltag? Welche Strahlung ist radioaktiv? Wo liegt der Unterschied zwischen nicht ionisierender und ionisierender Strahlung? Wir bringen Licht ins Dunkel, indem wir Sie über die verschiedenen Strahlungsarten, die Gefahren sowie fachbezogene Kurse und Ausbildungen aufklären.

Es gibt verschiedene Arten ionisierender Strahlung:

Alphastrahlung ist eine Teilchenstrahlung, deren einzelne Teilchen aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Ein Alphateilchen ist demnach ein Kern des Nuklids Helium-4. Alphateilchen werden von Materie (zum Beispiel von Luft oder Wasser) sehr stark abgebremst und haben daher nur eine sehr geringe Reichweite (wenige Zentimeter in Luft; weniger als ein Millimeter in Wasser). Sie können bereits durch ein Blatt Papier abgeschirmt werden (siehe vorherige Abbildung).

Bei Einwirkung von außen kann Alphastrahlung nur die äußeren Hautschichten des Menschen durchdringen. Wenn Alphastrahler - also radioaktive Stoffe, die bei ihrem Zerfall Alphateilchen abgeben - über die Atemluft oder die Nahrung in den Körper gelangen (Inkorporation), kann dies zu einer erheblichen Strahlenexposition führen. Da die Alphateilchen auf einer sehr kurzen Distanz ihre Energie abgeben, schädigen sie das Gewebe besonders stark.

Ein typisches und wichtiges Beispiel für die Inkorporation von Alphastrahlern ist die Aufnahme des natürlich vorkommenden Edelgases Radon und seiner Folgeprodukte mit der Atemluft.

Betastrahlung ist eine Teilchenstrahlung, die entsteht, wenn radioaktive Atomkerne bei ihrem Zerfall (negativ geladene) Elektronen oder seltener Positronen (Teilchen, die die gleiche Masse besitzen wie Elektronen, aber positiv geladen sind) aussenden. Betastrahlung wird von Materie weniger stark absorbiert als Alphastrahlung und hat daher eine größere Reichweite. Das Durchdringungsvermögen von Betateilchen beträgt in Luft einige Zentimeter bis Meter, in Weichteilgewebe oder Kunststoff wenige Millimeter bis Zentimeter. Betastrahlung lässt sich relativ leicht abschirmen, zum Beispiel mit einem Aluminiumblech, das einige Millimeter dick ist.

Auch radioaktive Teilchen, die Betastrahlung aussenden, können zu einer erheblichen Strahlenbelastung führen, wenn sie mit der Atemluft oder der Nahrung in den Körper aufgenommen (inkorporiert) werden. Betastrahlung, die von außen auf den Körper einwirkt, kann das Gewebe ebenfalls schädigen, da sie, wenn auch nicht sehr tief, in den Körper eindringen kann. Sie gibt aber deutlich weniger Energie pro Wegstrecke ab als Alphastrahlung. Man sagt, Betastrahlung hat eine geringere biologische Wirksamkeit als Alphastrahlung.

Bei Gammastrahlung wird Energie als elektromagnetische Welle transportiert. Die elektromagnetische Strahlung kann man anhand ihrer Frequenz beziehungsweise ihrer Wellenlänge beschreiben. Je höher die Frequenz und je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung. Gammastrahlung befindet sich am energiereichen Ende des "elektromagnetischen Spektrums", bei hoher Frequenz beziehungsweise kurzer Wellenlänge.

Gammastrahlung entsteht beim Zerfall radioaktiver Atomkerne, oftmals zusätzlich zur Alpha- oder Betastrahlung. Sie durchdringt Materie sehr leicht. Zur Abschirmung werden schwere Materialien wie beispielsweise Blei und Beton verwendet.

Gammastrahlung ist sowohl bei äußerer Einwirkung als auch bei Inkorporation für Lebewesen schädlich, da sie tief ins Gewebe eindringt. Ihre biologische Wirksamkeit ist aber niedriger als zum Beispiel die von Alphastrahlung, da sie über eine bestimmte Distanz weniger Energie an das Gewebe abgibt. 

Röntgenstrahlung ist ebenfalls elektromagnetische Strahlung. Im Gegensatz zur Gammastrahlung wird sie technisch beim Abbremsen von schnellen Elektronen an der Anode (positiv geladene Elektrode) einer Röntgenröhre erzeugt.

Je höher die anliegende Röhrenspannung ist, mit der die Elektronen in der Röntgenröhre beschleunigt werden, desto kurzwelliger und damit energiereicher ist die entstehende Röntgenstrahlung. Wenn die Röntgenröhre abgeschaltet ist, wird keine Röntgenstrahlung erzeugt.

Neutronenstrahlung besteht aus ungeladenen Teilchen (den Neutronen). Neutronen werden insbesondere bei der Kernspaltung freigesetzt.

Neutronenstrahlung wird von Luft kaum absorbiert. Materialien mit einem möglichst hohen Wasserstoffanteil (zum Beispiel Paraffin, Polyethylen, Wasser) werden verwendet, um die Neutronen zunächst abzubremsen. Die abgebremsten (thermischen) Neutronen müssen durch einen Absorber (zum Beispiel Bor oder Cadmium) eingefangen werden. Die gleichzeitig frei werdende Gammastrahlung muss mit Blei abgeschirmt werden.

Vor allem aufgrund der starken Wechselwirkung mit biologischem Gewebe (insbesondere den darin enthaltenen Wassermolekülen) hat Neutronenstrahlung eine hohe biologische Wirksamkeit.