Gamma-Strahlung

Gamma-Strahlung

Eigenschaften

• Reichweite: hoch
• Elektromagnetische Strahlung (Photonen).
• Hohe Durchdringungsfähigkeit.
  • kann durch Blei abgeschirmt werden
• Begleitet oft Alpha- oder Beta-Zerfall.

Zerfallsgleichung: ${}_Z^A{X}^{\ast }{\to }_Z^{A}X+\gamma$

Exkurs Enerieniveauspektrum von Ra-226

Exkurs: Enerieniveauspektrum von Ra-226

Wenn ${}_{88}^{226}Ra$ zerfällt sendet es nicht immer nur ein $\alpha$-Partikel mit der Energie $E_{{\alpha }_1}=4,78MeV$ aus sondern in $5,5\%$ aller Zerfälle ein $\alpha$-Partikel mit der Energie $E_{{\alpha }_2}=4,59MeV$. Wenn dies passiert ist der Tochterkern in einem angeregten Zustand ($E_2$). Um in den Grundzustand zu gelangen emittiert der Tocharern eine $\gamma$-Quant mit der Energie $E_{\gamma }=0,19MeV$. Somit kommt er der Tochterkern in den Grundzustand. Die Beträge der Energie $E_{\alpha 1}=E_{\alpha 2}+E_{\gamma }$ sind gleich.

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Energie der Gammastrahlung

Energie der $\gamma$-Strahlung

Die Energie der $\gamma$-Strahlung kann mit einem Szintillationszähler gemessen werden. B1 zeigt das Energiespektrum der $\gamma$-Strahlung eines Cs-137-Präparates. Zur Deutung des Diagramms müssen die Wechselwirkungen der $\gamma$-Strahlung mit dem Detektorkristall berücksichtigt werden. Beim Fotoeffekt überträgt ein Photon der $\gamma$-Strahlung seine gesamte Energie $E=h\ast f$ an ein Elektron. Das Maximum bei $0,662MeV$ (diskrete Gesamtabsorptionstinie) zeigt dies.

Ein Photon der $\gamma$-Strahlung kann seine Energie aber auch wie bei einem mechanischen Zusammenstoß übertragen. Der übertragene Energieanteil hängt vom Winket, unter dem die Strahlung abgelenkt wird, ab (Comptoneffekt). Bei einem Streuwinkel von 180° ist der Anteil maximal (“Comptonkante”). Für kleinere Winkel ist die Energieübertragung geringer, dies ist das Kontinuum in Bild B1. Bringt man zur Abschirmung Blei zwischen Präparat und Zähler, dann sinkt die Intensität im Spektrum deutlich, die Lage des Maximums ändert sich dagegen nicht ($\to$ B1).

Die Photonen der $\gamma$-Strahlung können in Blei durch den Fotoeffekt oder durch den Comptoneffekt Energie auf Elektronen übertragen. Einige Photonen durchdringen die Bleischicht ohne Wechselwirkung.

Bei hoher Energie der $\gamma$-Strahlung kann es zu Schwächung kommen, weil aus einem $\gamma$-Strahlung ein Elektron und ein Positron (ein „positiv geladenes Elektron”) entstehen können.

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