Betastrahlung
Betastrahlung (auch β-Strahlung geschrieben) ist eine Art von ionisierender Strahlung.
Die Elementarteilchen der Betastrahlen sind Elektronen (β--Strahlung) oder Positronen (β+-Strahlung), die mit hoher Energie (Geschwindigkeit) aus dem Atomkern eines sich gerade durch radioaktiven Zerfall (Betazerfall) verändernden Atoms ausgestoßen werden.
Betastrahlen lassen sich mit einem einige Millimeter dicken Absorber gut abschirmen. Allerdings wird dabei ein Teil der Energie der Betateilchen in Röntgen- oder Gammastrahlung umgewandelt, die so genannte Bremsstrahlung. Um diesen Prozess zu verringern, sollte das Abschirmmaterial möglichst leichte Atomkerne aufweisen. Dahinter kann dann ein Schwermetall als zweiter Absorber dienen, der auch die Bremsstrahlung aufnimmt.
Wenn Betateilchen in ein Material eindringen, findet der höchste Energieübertrag auf das Material und die höchste Ionisierung in einer dünnen Schicht statt, die der Eindringtiefe der Teilchen entspricht. Ist der menschliche Körper Betastrahlen ausgesetzt, werden nur Hautschichten geschädigt. Dort kann es aber zu intensiven Verbrennungen und daraus resultierenden Spätfolgen wie Hautkrebs kommen. Sind die Augen exponiert, kann es zur Linsentrübung kommen. Therapeutisch wird dieser Effekt eingesetzt, um dicht unter der Hautoberfläche liegende Krebsgeschwüre zu bestrahlen.
Werden Betastrahler inkorporiert, sind hohe Strahlenbelastungen in der Umgebung des Strahlers die Folge. Gut dokumentiert ist Schilddrüsenkrebs als Folge von radioaktivem Iod-131, das sich in der Schilddrüse sammelt. In der Literatur findet man auch Befürchtungen, dass Strontium-90 zu Knochenkrebs und Leukämie führen kann, da sich Strontium wie Kalzium in den Knochen anreichert.
Maximale Reichweite (cm) in der Forschung verbreiteter ß-Strahler in verschiedenen Materien
Für ß-Strahler lässt sich eine maximale Reichweite definieren, denn ß-Strahlung folgt nicht den gängigen Strahlungsgesetzen (exponentielle Schwächung mit der zurückgelegten Wegstrecke). Aus dieser Erkenntnis resultiert die Auswahl abschirmender Materialien. Siehe auch ionisierende Strahlung.
| Nuklid | Energie in MeV | Reichweite in cm | ||
|---|---|---|---|---|
| Luft | Plexiglas | Glas | ||
| H-3 | 0,019 | 8 | - | - |
| C-14 | 0,156 | 65 | - | - |
| P-32 | 1,71 | 710 | 0,72 | 0,4 |
| S-35 | 0,167 | 70 | - | - |
| J-131 | 0,6 | 250 | 0,26 | - |
Aus dieser Aufstellung ergibt sich die relative Gefährlichkeit des in der Forschung verbreiteten Radionuklids P-32, der in der Strahlenschutzverordnung von 2001 Rechnung getragen wurde. Zur Abschirmung ist ein Plexiglasschild von 1 cm Stärke optimal; in Materialien höherer Ordnungszahl kann es zur Entstehung von Bremsstrahlung kommen.