1 Radioaktivität Bei radioaktiver Strahlung und bei Kernreaktionen werden die folgendenTeilchen emittiert: α-Teilchen = 4He-Kerne β--Teilchen = Elektronen (negativ geladen) β+-Teilchen = Positronen (positiv geladen) γ-Quanten = hochenergetische elektromagnetische Wellen n – Neutronen (nur bei Kernspaltung) p – Protonen (nur bei künstlichen Kernreaktionen) Die Teilchenart kann durch die Ablenkung in elektrischen und magnetischen Feldern bestimmt werden: α und β-Teilchen werden in elektrischen und magnetischen Feldern abgelenkt γ-Strahlen und Neutronen werden nicht abgelenkt.

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3 Zerfallsgesetz und HalbwertszeitN(t) = Zahl der radioaktiven Kerne zur Zeit t dN = Zahl der Zerfälle im Zeitintervall t bis t+dt Ansatz: Zahl der Zerfälle im Zeitintervall dt ist (- Zeichen, weil die Zahl der Zerfälle mit der Zeit abnimmt). (Proportionalitätskonstante = Zerfallskonstante λ) Integration liefert das Zerfallsgesetz.

4 Logarithmische Darstellung des radioaktiven ZerfallsLogarithmische Darstellung liefert einen linearen Zusammenhang zwischen N(t) and t mit negativer Steigung!

5 Aktivität des radioaktiven ZerfallsDie Zahl der radioaktiven Kerne ist häufig unbekannt. Messen kann man nur die Zahl der Zerfälle pro Zeiteinheit (Zerfallsrate). Daher wird die Aktivität definiert als die Anzahl der Zerfälle pro Sekunde: [A] = Becquerel (Bq), 1 Bq = 1 Zerfall/s Langlebige Isotope mit kleinem λ (große Lebensdauer) haben eine kleine Aktivität; Kurzlebige Isotope mit großem λ (kleine Lebensdauer) haben eine große Aktivität.

6 Einfache ZusammenhängeDas Exponentialgesetz erlaubt einfache Zusammenhänge Anfangsaktivität: Aktivität nach Zeit t: Aktivität nach Zeit 2·t: Aktivität nach Zeit 3·t: Allgemeiner Ausdruck:

7 Isotopenverteilung von Kalium 39-41KDer Körper enthält ca. 2g K pro kg Körpergewicht, also ca 160g K. Das radioaktive Isotop 40K hat eine Häufigkeit von 0.012% (0.019g) Aktivität von 40K beträgt bei einer Halbwertszeit von 4.1·1016s Alle Menschen sind radioaktiv! (Die meiste Strahlung bleibt im Körper stecken) ~4500Bq Die Tatsache, dass wir heute noch radioaktiv sind, beweist dass die Welt mehr als 109 Jahre alt sein muss.

8 Radionuklide im menschlichen Körper

9 Zerfallsreihen von radioaktiven ZerfällenIn Zerfallsreihen hängt die Aktivität der Tochterkerne von der Erzeugungsreihe der Mutterkerne ab: Erzeugungsrate - Zerfallsrate