Die Entdeckung der Radioaktivität im Jahre 1896 markierte den Beginn einer neuen Ära. Sie leitet die Entwicklung der Kernphysik und ihrer Anwendungen ein. Seither werden radioaktive Nuklide auf vielen Gebieten genutzt. Besonders fruchtbar ist ihr Einsatz in der medizinischen Therapie und in der Diagnostik. Dieses einführende Lehrbuch behandelt in überschaubarer und konzentrierter Form die physikalischen Grundlagen der Radioaktivität, ihre Messung und Anwendung. (Verlagstext)
Aus dem Inhalt:
1. Atomkern 9
1.1. Kernaufbau 9
1.2. Kemradius 11
1.3. Kemmasse 12
1.4. Bindungsenergie 13
1.5. Kerntypen und Stabilität 14
1.6. Kernspin und Kernmomente 16
2. Radioaktive Kernumwandlungen 19
2.1. Wesen der Radioaktivität 19
2.2. Umwandlungsgesetz 20
2.3. Aktivität 22
2.4. Radioaktives Gleichgewicht 23
2.5. Statistische Schwankungen 26
2.6. Alphaumwandlung 29
2.7. Betaumwandlung 33
2.8. Gammaübergänge 39
2.9. Spontane Kernspaltung 46
2.10. Spontane Nukleonenemission 48
2.11. Spontane Emission schwerer Teilchen (Z s 6) 50
3. Natürlich radioaktive Nuklide 52
3.1. Natürliche Umwandlungsreihen 52
3.2. Isolierte natürlich radioaktive Nuklide 54
4. Künstliche Kernumwandlungen 56
4.1. Arten der künstlichen Kernumwandlung 56
4.2. Reaktionsenergie 57
4.3. Wirkungsquerschnitt 58
4.4. Zwischenkernprozeß 59
4.5. Kernreaktionen ungeladener Teilchen 60
4.6. Kernreaktionen geladener Teilchen 62
4.7. Künstliche Kernspaltung 63
4.8. Thermonukleare Reaktionen 67
5. Herstellung radioaktiver Nuklide 69
5.1. Aktivierungsgleichung 69
5.2. Herstellung radioaktiver Nuklide im Kernreaktor 70
5.3. Herstellung radioaktiver Nuklide im Zyklotron 72
5.4. Abtrennung radioaktiver Nuklide aus Spaltproduktgemischen 74
5.5. Herstellung radioaktiver Nuklide mit Generatorsystemen 75
5.6. Herstellung von Transuraniumelementen 76
6. Radioaktive Strahlungsquellen 79
6.1. Alphastrahlungsquellen 80
6.2. Betastrahlungsquellen 80
6.3. Gammastrahlungsquellen 81
6.4. Bremsstrahlungsquellen 82
6.5. Neutronenquellen 83
7. Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Atomen 87
7.1. Wechselwirkung geladener Teilchen mit Atomen 87
7.1.1. Übersicht 87
7.1.2. Ionisationsbremsung 88
7.1.3. Strahlungsbremsung 90
7.2. Wechselwirkung von Neutronen mit Atomen 92
7.2.1. Übersicht 92
7.2.2. Elastische Streuung 93
7.2.3. Unelastische Streuung . 94
7.3. Wechselwirkung von Photonen mit Atomen 95
7.3.1. Übersicht 95
7.3.2. Photoeffekt 95
7.3.3. Comptoneffekt 97
7.3.4. Paarbildungseffekt 99
8. Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materialschichten 101
8.1. Wechselwirkung von geladenen Teilchen mit Materialschichten 101
8.1.1. Absorption von Alphastrahlung 101
8.1.2. Absorption von Betastrahlung 102
8.1.3. RückStreuung von Betastrahlung 105
8.2. Wechselwirkung von ungeladenen Teilchen mit Materialschichten 107
8.2.1. Schwächung von Photonenstrahlung 107
8.2.2. Rückstreuung von Photonenstrahlung 109
8.2.3. Bremsung von Neutronen 110
9. Messung ionisierender Strahlung 112
9.1. Strahlungsdetektoren 112
9.1.1. Ionisationskammern 113
9.1.2. Proportionalzählrohre 116
9.1.3. Auslösezählrohre (Geiger-Müller-Zählrohre) 120
9.1.4. Szintillationszähler 124
9.1.5. Halbleiterdetektoren 129
9.1.6. Photographische Emulsionen 133
9.1.7. Festkörperspurdetektoren 135
9.1.8. Thermolumineszenzdetektoren 136
9.2. Messung der Aktivität 137
9.2.1. Absolute Aktivitätsmessung 137
9.2.2. Relative Aktivitätsmessung 141
9.3. Messung der Strahlungsenergie 142
9.3.1. Gammaspektrometrie 142
9.3.2. Alphaspektrometrie 146
9.3.3. Betaspektrometrie 147
9.3.4. Neutronenspektrometrie 148
9.4. Messung der Halbwertzeit 149
9.4.1. Messung der Halbwertzeit durch Aufnahme von Umwandlungskurven 149
9.4.2. Messung von Halbwertzeiten sehr langlebiger und sehr kurzlebiger radioaktiver Nuklide 150
9.5. Messung der Energiedosis 151
9.5.1. Strahlungsfeldgrößen 152
9.5.2. Energiedosis 153
9.5.3. Sondenmethode 154
9.5.4. Dosismessung 156
10. Anwendung radioaktiver Nuklide 159
10.1. Anwendung der Schwächung, Streuung und Bremsung von Strahlung 160
10.1.1. Dickenmessung 160
10.1.2. Füllstandsmessung 161
10.1.3. Dichtemessung 162
10.1.4. Gammaradiographie 164
10.1.5. Feuchtemessung 165
10.2. Wirkung von Strahlung auf Stoffe 165
10.2.1. Strahlenchemie 165
10.2.2. Strahlentherapie 167
10.2.3. Strahlensterilisation 169
10.2.4. Lebensmittelbestrahlung 169
10.3. Anregung elementspezifischer Photonenstrahlung 170
10.3.1. Röntgenemissionsanalyse 170
10.3.2. Prompte Kernreaktionen 172
10.4. Markierung mit radioaktiven Nukliden 173
10.4.1. Prinzip der radioaktiven Markierung 173
10.4.2. Untersuchung von Stofftransportvorgängen 175
10.4.3. Verschleißmessung 176
10.4.4. Nuklearmedizinische Diagnostik 177
10.4.5. Aktivierungsanalyse 179
10.5. Umwandlung von Strahlungsenergie in andere Energieformen 181
10.5.1. Radionuklidbatterien 181
10.5.2. Radioaktive Leuchtfarben 183
10.6. Altersbestimmung 183
10.6.1. Prinzip der radiometrischen Altersbestimmung 183
10.6.2. Radiometrische Altersbestimmungsmethoden 184
11. Strahlenschutz 187
11.1. Strahlenschäden und Strahlenschutz 187
11.2. Dosisgrößen im Strahlenschutz 188
11.3. Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition 190
11.4. Strahlenschutzrecht 192
11.5. Begrenzung der Strahlenexposition 194
11.6. Strahlenschutzüberwachung 196
11.7. Radioaktive Abfälle 197
11.8. Natürliche Strahlenexposition in Gebäuden 198
Tabellenanhang 202
Weiterführende Literatur 207
Sachverzeichnis 209