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.

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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. 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.

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 großen Masse sammelt es sich meistens in Kellern an. Kellerwohnungen sollte man daher regelmäßig durchlüften.

Verwendung von Alphastrahlern

  • 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.
  • Außerdem werden Alphastrahler in Ionisationsrauchmeldern werwendet, die die Abschwächung der Alphastrahlen durch Rauchpartikel messen.

Auswirkungen

In der Informationstechnik ist die Alphastrahlung ungerne gesehen, da sie zum sogenannten Bit-Kippen und dadurch zu unwiederbringlichem Datenverlust führen kann. Sie ist der Grund dafür, dass digitale Datenträger auf Magnet-Basis nur eine endliche Lebensdauer haben.

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