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Zentrale Experimente Physik GOSt

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Startseite → Ionisierende Strahlung radioaktiver Stoffe → Wechselwirkung mit Materie (1)

Quelle: http://www.zw-jena.de/energie/wechselwirkung.html

Quelle: Wolfgang Finkelnburg: Einführung in die Atomphysik, Springer, Berlin, Heidelberg 1954

## Alpha-, Beta- und Neutronenstrahlung

Alphastrahlung, also schnelle Heliumkerne aus zwei Protonen und zwei Neutronen, wechselwirkt hauptsächlich durch Ionisation und elektronische Anregung der Atome mit Materie. Durch diese inelastischen Stöße geben sie ihre kinetische Energie an das durchstrahlte Material ab.

Die schnellen Elektronen der Betastrahlung können ebenfalls Atome ionisieren und anregen und damit Energie verlieren. Ferner können sie aufgrund ihrer geringen Masse in den elektrischen Feldern eines Atomkerns oder auch der Schalenelektronen abgelenkt werden. Beschleunigte elektrische Ladungen verlieren Energie, indem sie elektromagnetische Strahlung emittieren; diese nennt man Bremsstrahlung. Sie kann bei ausreichend hoher Energie weitere Ionisationsprozesse auslösen.

Neutronenstrahlung entsteht bei Kernspaltungsprozessen. Neutronen können aufgrund der fehlenden elektrischen Ladung nicht mit der Elektronenhülle wechselwirken. Allerdings können Kollisionen mit den ebenfalls über die starke Wechselwirkung interagierenden Atomkernen auftreten. Die so beschleunigten Atome können wiederum ihre Nachbarn durch Stöße ionisieren.

Grundsätzlich kann Teilchenstrahlung ihre Energie schrittweise abgeben (allerdings nicht linear, siehe Abb. 1), d. h. auf ihrem Weg durch den Absorber mehrere primäre Ionisationsereignisse auslösen, während elektromagnetische Strahlung in den meisten Fällen nach einer der unten beschriebenen Wechselwirkungen vollständig absorbiert wird (Ausnahmen sind Streuprozesse wie z. B. die Comptonstreuung). Aus diesem Grund hat Teilchenstrahlung eine energieabhängige, feste Reichweite in Materie (siehe linke Abbildung), während elektromagnetische Strahlung eine exponentiell abfallende Intensität je nach Absorberdicke aufweist.

### Für Interessierte: Schwerionenstrahlung

Schwerionenstrahlung entsteht ebenfalls bei Kernumwandlungsprozessen, kann aber auch in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden. Ähnlich wie Alphastrahlung kann sie durch Ionisation mit durchstrahlter Materie wechselwirken.

Auf diesen Seiten finden Sie Informationen über die Wirkung von ionisierender und elektromagnetischer Strahlung auf Materie. Hierbei werden auch Strahlungsarten und Effekte dargestellt, die im Unterricht häufig nicht thematisiert werden, diese sind dann durch den Zusatz "für Interessierte" gekennzeichnet.
Die Informationen sind in drei Bereiche untergliedert, die Sie jeweils auf einer seperaten Seite finden.

1. Alpha-, Beta- und Neutronenstrahlung sowie Schwerionenstrahlung
2. Gammastrahlung

### Aufgaben

1. Beschreiben Sie die verschiedenen Wechselwirkungsprozesse der unterschiedlichen Arten der Teilchenstrahlung mit Materie.
2. Begründen Sie, warum Teilchenstrahlung eine feste Reichweite in Materie hat.
3. Beschreiben Sie den zentralen Unterschied bzgl. der Reichweite von Teilchen- und elektromagnetischer Strahlung in Materie.

# Wechselwirkung mit Materie (1)