Eindringtiefe

Eindringtiefe bezeichnet in Wissenschaft und Technik die typische Tiefe, bis zu der ein Signal, ein Teilchen oder eine Strahlung in ein Medium vordringt, bevor seine Stärke signifikant abnimmt. Üblicherweise wird sie anhand einer definierten Reduktion der Intensität festgelegt, zum Beispiel auf 1/e des Oberflächenwertes oder auf die Halbwertsintensität. Die Eindringtiefe ist abhängig vom Trägermaterial, dessen Eigenschaften sowie von der Energie, Frequenz oder dem Typ des eindringenden Signals und ist daher stark kontextabhängig.

Im Bereich der Elektromagnetik spricht man oft von der Hauttiefe δ. Sie beschreibt die Tiefe, in der die feldstärke oder der strom auf 1/e des Wertes an der Oberfläche absinkt. In guten Leitern und bei hohen Frequenzen ist δ klein. Eine verbreitete Formel lautet δ = sqrt(2/(ω μ σ)), wobei ω die Kreisfrequenz, μ die Permeabilität und σ die Leitfähigkeit ist.

Bei Röntgen- und Gammastrahlung nimmt die Intensität exponentiell ab mit der Tiefe, I(x) = I0 e^{-μ x}. μ ist der Absorptions- oder Zerfallskoeffizient des Materials. Typische Größen zur Beschreibung der Eindringtiefe sind die Halbwertsreaktion HVL und die mittlere Durchdringungslänge 1/μ.

Auch Ultraschallwellen, Teilchenstrahlung und Elektronen müssen durch Absorption, Streuung und Dissipation durch ein Material hindurch gelangen. Die Eindringtiefe hängt hier stark von Frequenz bzw. Energie sowie von den Materialeigenschaften ab; höherfrequente Signale dringen in der Regel weniger tief ein.

Anwendungen der Eindringtiefe reichen von der zerstörungsfreien Prüfung und medizinischen Bildgebung bis hin zu Strahlenschutz und Materialforschung. Messgrößen wie HVL, 1/e-Tiefe oder 1/μ dienen der quantitativen Charakterisierung.