Ionisierende Strahlung / 1 Was für Arten ionisierender Strahlung gibt es?

Die 2 Bereiche, in denen ionisierende Strahlung vorkommt, sind die Wellenstrahlung und die Teilchenstrahlung. Die Wellenstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung genau wie Licht. Der Unterschied zwischen der sichtbaren und der ionisierenden Strahlungsausprägung ist die Energie, die bei Licht sehr viel geringer ist. Physikalisch wird die Wellenstrahlung auch als Fotonenstrahlung bezeichnet.

Abb. 1: Woher kommt ionisierende Strahlung?

Die bekannteste Art einer ionisierenden Wellenstrahlung ist die 1896 von Conrad Röntgen (1845–1923) in Würzburg entdeckte und später nach ihm benannte Röntgenstrahlung (im Englischen X-Ray). Die Röntgenstrahlung wird künstlich erzeugt. Sie wird ausgelöst durch das Anlegen von Hochspannung an eine Glühkatode, aus der dann Elektronen mit großer kinetischer Energie herausgelöst und beschleunigt werden.

Beim Auftreffen der Elektronen auf der Anode (dem sog. Target) werden die Elektronen abgebremst und es entsteht die sog. Bremsstrahlung. Diese Bremsstrahlung ist eine kurzwellige elektromagnetische Strahlung und wird Röntgenstrahlung genannt.

Röntgenstrahlung kann also, im Gegensatz zur Gammastrahlung, an- und abgeschaltet werden. Die Energie der Röntgenstrahlung wird durch die elektrische Spannung des Beschleunigungsfelds bestimmt. Sie wird deshalb oft in der Spannungseinheit Kilovolt (kV) angegeben. Korrekt ist jedoch eine Angabe in der Energieeinheit Kiloelektronenvolt (keV). Die Energien der Röntgenstrahlung liegen zwischen 5 keV und 1 MeV.

Die Gammastrahlung dagegen, ebenfalls eine ionisierende Wellenstrahlung, entsteht ständig bei der spontanen Umwandlung mancher radioaktiver Atomkerne (Radioaktivität), kommt also aus dem Kern und gehört deshalb zur Kernstrahlung. Sie hat meist eine etwas höhere Energie als die Röntgenstrahlung.

Die Teilchenstrahlung dagegen besteht, wie schon der Name sagt, aus geladenen Kernteilchen. Bei der Alpha(α)-Strahlung sind diese positiv geladene Heliu-4-Kerne, bestehend aus je 2 Protonen und 2 Neutronen, bei der Beta(β)-Strahlung handelt es sich um negativ geladene Elektronen, die – wie die Gammastrahlung – aus dem Atomkern stammen.

Eine Reihe weiterer Teilchen, wie Neutronen oder Protonen, können heute über künstliche Kernumwandlungen mit Teilchenbeschleunigern erzeugt werden. Sowohl bei solchen Kernumwandlungen wie auch bei der Kernspaltung entstehen wiederum radioaktive Atome, die ihrerseits Strahlung aussenden und auch Neutronen. Ein ganzer "Teilchen-Zoo" kommt in der kosmischen Strahlung vor.