Gammastrahlung

Was ist Gammastrahlung?

Gammastrahlung ist eine elektromagnetisch Strahlung sehr hoher Energie (größer als 200 keV). Die Wellenlänge von Gammastrahlung ist kleiner als 5 pm (Pikomenter).

Wie entsteht Gammastrahlung?

Gammastrahlung wird auch in der Astronomie beobachtet. Hier ist die Quelle nicht immer bekannt.
Im Zusammenhang mit Radioaktivität entsteht sie als Nebenprodukt von Alpha- und Betastrahlung. Nach einem Alpha- oder Beta-Zerfall befinden sich Atomkerne oft in einem angeregten Energiezustand, d.h. sie schwingen oder rotieren eine Zeitlang. Wenn die Kerne von diesem Angeregten in einen energieärmeren Grundzustand übergehen, senden sie Gammastrahlung aus.
Das Energiespektrum von Gammastrahlung weißt diskrete schmale Linien auf. Es ist charakteristisch für den verursachenden Atomkern.

Abschirmung von Gammastrahlung

Gammastrahlung ist am schwersten von den radioaktiven Strahlungsarten abzuschirmen. Wegen der kleinen Wellenlänge und der hohen Energie der Gammaphotonen, können Sie sehr tief in Materie eindringen. Die Intensität wird dabei exponentiell ab, daher kann man für unterschiedliche Materialien eine Halbwertsdicke angeben. Das ist die Dicke des Materials, bei der die Gammastrahlen beim Durchstrahlen die Hälfte ihrer Energie verlieren. Für die Intensität gilt dann:

Eines der wirksamsten Abschirmungsmaterialien von Gammastrahlung ist Blei. Bei einer Gammastrahlung einer Energie von 2 MeV ist die Halbwertsdicke von Blei .

Gammastrahlung wird bei Durchstrahlung von Materie schwächer, wegen dreier sehr unterschiedlicher Phänomene. Diese treten mit wachsender Energie der Gammaphotonen in der angegebenen Reihenfolge auf:

Photoeffekt: Hier schlägt ein Gamma-Photon ein Elektron aus einem Material heraus. Da die Gamma-Photonen sehr viel Energie haben, werden von diesen vor allem Elektronen aus den inneren Kern-näheren Atomorbitalen herausgeschlagen. Beim Photoeffekt geht die gesamte Energie des Photons auf das Elektron über.
Comptoneffekt: Beim Comptoneffekt vergrößert sich die Wellenlänge eines Photons durch einen Stoß mit einem Teilchen. Dieser Effekt wurde zuerst mit Elektronen beobachtet. Das Gamma-Photon stößt ein Elektron aus einem Atom oder einer Molekülbindung hinaus. Im Gegensatz zum Phtoeffekt wird dabei aber nicht die gesamte Energie des Photons verbraucht, sondern nur ein Teil. Das durch die Ionisation herausgestoßene Elektron nimmt einen Teil der Energie als kinetische Energie auf und der Restbetrag bewegt sich in Form eines entsprechend energieärmeren Photons weiter. Es ist ähnlich einer Billard-Kugel, die eine ruhende zweite Kugel anstößt und nach dem Stoß mit verringerter Energie in eine andere Richtung weiterrollt.
Paarbildung: Durch die Wechelwirkung mit Materie können aus einem Gamma-Photon ein Teilchen-Antiteilchen-Paar entstehen, wenn die Energie des Photons größer als die Energie der Teilchen ist.

Quelle: https://wikiless.org/wiki/Gammastrahlung?lang=de

Backlinks:
2 Physikbücher:BGPhysik13-2:1. Radioaktive Strahlung - ionisierende Strahlung