Gammastrahlung

Gammastrahlung ist hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die aus Photonen besteht. Gammaquanten besitzen weder Masse noch elektrische Ladung, bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und haben typischerweise Energien im Bereich von mehreren zehn keV bis zu mehreren MeV. Aufgrund der hohen Energie ist sie stark ionisierend und durchdringt viele Materialien, wodurch sie schwer abzuschirmen ist.

Ursprung: Gammaquanten entstehen bei der Entspannung angeregter Kernzustände nach radioaktivem Zerfall, insbesondere nach Betazerfall oder Elektroneneinfang. Sie können auch in astrophysikalischen Prozessen oder bei Teilchenkollisionen erzeugt werden. Viele Isotope setzen Gammaquanten beim Übergang in den Grundzustand frei; in der Medizin werden ebenfalls gammastrahlende Isotope verwendet.

Interaktion mit Materie: Die wichtigsten Wechselwirkungen sind der photoelektrische Effekt, Compton-Streuung und Paarbildung (bei Energien über 1,022 MeV). Die relative Bedeutung hängt von Energie und dem Z-Wert des Materials ab. Die Abschirmung erfolgt durch dichte Materialien wie Blei oder Beton; die Eindämmung wird durch Größen wie die HVL (Half-Value Layer) beschrieben.

Messung und Eigenschaften: Energie und Intensität der Gammaquanten werden mit Szintillations- oder Halbleiterdetektoren gemessen (z. B. NaI(Tl), HPGe). Gammafotografie, SPECT und PET nutzen diese Photonen. Wichtige Größen sind Energie, Aktivität (Bq), Dosis (Gy) und Äquivalentdosis (Sv).

Anwendungen und Sicherheit: Medizinisch werden Gammaquellen in der Bildgebung (SPECT) und in der Strahlentherapie eingesetzt; in der Industrie dient Gamma-Strahlung der Materialprüfung. Strahlenschutz umfasst Abschirmung, Abstand und Dosimetrie; Grenzwerte und regelmäßige Messungen schützen Personal und Umwelt.