Ionenbestrahlung

Ionenbestrahlung bezeichnet die Bestrahlung von Stoffen mit beschleunigten Ionen, typischerweise Protonen, Helium- oder Kohlenstoff-Ionen. Die Ionen werden in Teilchenbeschleunigern wie Linearbeschleunigern, Zyklotronen oder Synchrotrons auf hohe Energien gebracht und zielgerichtet auf Proben oder Gewebe gelenkt. Je nach Energie und Ionensorte erfolgt die Wechselwirkung mit der Materie überwiegend durch elektronisches Stopping (Ionisation, Anregung von Atomen) und durch kernnahe Prozesse.

In der Materie führt die Energieabgabe der Ionen zu lokalen Defekten und Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Die Dosisverteilung hängt vom Ion und der Energie ab und zeigt oft den Bragg-Peak, bei dem die Energieabgabe am Ende des Strahlwegs stark zunimmt. Das erlaubt eine präzise räumliche Steuerung der Strahlung.

Anwendungen finden sich in der Materialwissenschaft, der Halbleitertechnik (Ionenimplantation zur Dotierung), der Oberflächenmodifikation und in der Analytik, etwa durch Rutherford-Backscattering-Spektrometrie. In der Medizin wird die Ionenbestrahlung in der Krebstherapie genutzt, besonders Protonen- und Kohlenstoffionen, weil sie eine dosierte Energieabgabe im Tumor ermöglichen und umliegendes Gewebe schonen.

Sicherheit und Umweltaspekte umfassen Strahlenschutz, Abschirmung, Minimierung von Aktivierung von Materialien sowie konsequente Qualitäts- und Sicherheitsprotokolle in den Anlagen.