Auf dieser Seite wird dargestellt, wie die Physiker die Wirkung radioaktiver Strahlung durch eine Größe beschreiben.
Während die Aktivität die "Stärke" einer Strahlungsquelle beschreibt (Zahl der Zerfälle pro Zeiteinheit), führt man zur Beschreibung der Wirkung der radioaktiven Strahlung auf einen Körper den Begriff der Dosis ein. Dividiert man die Dosis durch die Zeit, so gelangt man zur Dosisleistung.
Hierbei unterscheiden wir wiederum drei verschiedene Dosiswerte:
- Energiedosis \(D_{\rm{E}}\)
Je mehr Energie durch radioaktive Strahlung auf einen Körper übertragen wird, desto größer ist die - meist schädliche - Wirkung. Die Energiedosis ist der Quotient aus der absorbierten Energie \(\Delta E\) und der Masse \(\Delta m\) des absorbierenden Körpers. - Ionendosis \(D_{\rm{I}}\)
Die Ionendosis ist der Quotient aus der durch die Strahlung im Körper entstandenen elektrischen Ladung \(\Delta Q\) und der Masse \(\Delta m\) des absorbierenden Körpers. - Äquivalentdosis \(H\)
Die Äquivalentdosis berücksichtigt neben der Energieabgabe an den Körper auch noch die unterschiedliche Wirkung verschiedener Strahlenarten auf das Zellgewebe eines lebenden Organismus, indem die Energiedosis mit einem Bewertungsfaktor \(q\) multipliziert wird. Für diesen Zusammenhang gilt \(H=q \cdot D_{\rm{E}}\).
| Größe | SI-Einheit | Alte Einheit | Umrechnung |
|---|---|---|---|
| Energiedosis \(D_{\rm{E}}\) | \[1\,{\rm{Gy}}\;{\rm{(Gray)}}\;{\rm{ = }}\;1\,\frac{{\rm{J}}}{{{\rm{kg}}}}\] | \[1\,{\rm{rad}}\] | \[1\,{\rm{rad}} = {10^{ - 2}}\,{\rm{Gy}}\] |
| Ionendosis \(D_{\rm{I}}\) | \[1\,\frac{{\rm{C}}}{{{\rm{kg}}}}\] | \[1\,{\rm{R}}\;{\rm{(Röntgen)}}\] | \[1\,{\rm{R}} = 2{,}58 \cdot {10^{ - 4}}\,\frac{{\rm{C}}}{{{\rm{kg}}}}\] |
| Äquivalentdosis \(H\) | \[1\,{\rm{Sv}}\;{\rm{(Sievert) = }}\;1\,\frac{{\rm{J}}}{{{\rm{kg}}}}\] | \[1\,{\rm{rem}}\] | \[1\,{\rm{rem}} = {10^{ - 2}}\,{\rm{Sv}}\] |
Beispiele für einige Bewertungsfaktoren
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Strahlenart
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Bewertungsfaktor \(q\)
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|---|---|---|
| Photonen, alle Energien |
\(1\)
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Elektronen, Myonen, alle Energien
|
\(1\)
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| Neutronen |
kleiner \(10\,\rm{keV}\)
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\(5\)
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\(10\,\rm{keV}\) bis \(100\,\rm{keV}\)
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\(10\)
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\(100\,\rm{keV}\) bis \(2\,\rm{MeV}\)
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\(20\)
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\(2\,\rm{MeV}\) bis \(20\,\rm{MeV}\)
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\(10\)
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größer \(20\,\rm{MeV}\)
|
\(5\)
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|
| Protonen |
\(5\)
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Alphateilchen, Spaltrückstände, schwere Kerne
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\(20\)
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Hinweis: Nach den neueren Bestimmungen der Strahlschutzverordnung ist eine effektive Dosis zu berechnen, die sich aus den summierten Äquivalentdosen für jedes Organ zusammensetzt, wobei die Organdosen noch jeweils mit einem Gewebe-Wichtungsfaktor \(w\) zu multiplizieren sind. Aus den Werten in Tab. 3 sieht man, dass diejenigen Organe mit schneller Zellbildung besonders gefährdet sind.
| Organ | Gewebe-Wichtungsfaktor \(w\) |
|---|---|
| Keimdrüsen | \(0{,}20\) |
| Rotes Knochenmark | \(0{,}12\) |
| Dickdarm | \(0{,}12\) |
| Lunge | \(0{,}12\) |
| Magen | \(0{,}12\) |
| Blase | \(0{,}05\) |
| Brust | \(0{,}05\) |
| Leber | \(0{,}05\) |
| Speiseröhre | \(0{,}05\) |
| Schilddrüse | \(0{,}05\) |
| Haut | \(0{,}01\) |
| Knochenoberfläche | \(0{,}01\) |
| Andere Organe und Gewebe | \(0{,}05\) |
Einen Überblick über die Strahlenbelastung des Menschen findest du im Artikel zur Strahlenbelastung des Menschen (Link am Ende dieses Artikels).