Neutronenstrahlung

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Grundlagen

Über  Entstehung und Wirkung von Neutronenstrahlung

Verwendung

Wie Neutronenstrahlung in der Technik verwendet weden kann

Als Teil

der  radioaktiven Strahlung hat die Neutronenstrahlung ebenso ihren Nutzen in der technischen Anwendung

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Neutronenstrahlung

ist  ein Strahlungstyp (neben der α-, β- und γ-Strahlung).
 
Allerdings  entsteht diese nur selten durch natürlichen Zerfall und wird daher künstlich mit Hilfe von Neutronenquellen (Bestrahlung geeigneter Materialien mit Protonen oder Alphateilchen) erzeugt.

Sie  entsteht aber auch in den oberen Schichten der Atmosphäre, verursacht durch Teilchen, die einzelne Neutronen aus den Luftmolekülen schlagen.

Dabei  ist die Neutronenstrahlung sehr wichtig, denn sie spielt bei der Nutzung der Kernenergie und der Materialforschung eine entscheidende Rolle. 

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Physikalische Grundlagen

Neutronenstrahlung  ist eine ionisierende Strahlung, die aus freien Neutronen mit unterschiedlichen kinetischen Energien besteht.

Das  sind elektrisch neutrale Teilchen, d.h. die Ladungen von Atomkernen und Elektronen haben auf ihre Bewegung keinen Einfluss, weshalb Neutronenstrahlung Materie relativ leicht durchdringen kann.

Der  dabei auftretende ionisierende Effekt entsteht vorwiegend indirekt durch das Anstoßen leichter Atomkerne bzw. derer Bestandteile, welche wiederum ihrerseits ionisierend wirken. 

Derartige  Stöße verlangsamen die Neutronen, d.h. sie werden energieärmer.

Langsame  (vor allem s.g. thermische Neutronen) haben eine wesentliche Fähigkeit: sich an Atomkerne anzulagern (Neutroneneinfang), wobei ein Isotop des Atoms entsteht, welches ein Neutron eingefangen hat, mit einer um 1 erhöhten Massenzahl. 

Viele  dieser so entstandenen Isotope sind radioaktiv. Je nach Halbwertzeit des Isotops kann noch sehr lange nach einer Neutronenbestrahlung ionisierende Strahlung freigesetzt werden. 

Der  freie Zustand eines Neutrons endet immer bereits nach kürzester Zeit mit dem Einfangen durch ein Atom oder einer anderen Kernreaktion, weshalb ein freies Neutron selten eine Chance hat, seinen radioaktiven Zerfall zu „erleben“. 

Vor  allem s.g. schnelle Neutronen bewirken in lebendem Gewebe aufgrund der elastischen Streuung an Wasserstoff Schäden, da sie s.g. "Rückstoßprotonen" erzeugt, welche nun selbst stark ionisierend und damit gewebeschädigend wirken.

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Neutronenstrahlung in der industriellen Messtechnik

Schnelle  Neutronen werden stark abgebremst, wenn sie auf ein Wasserstoffatom treffen. Von anderen Stoffen werden sie allerdings kaum beeinträchtigt.

Dieser  Umstand wird sich für die Messung des Feuchtegehalts in Schüttgütern zu Nutze gemacht:

Eine  Quelle, die schnelle Neutronen aussendet, in Kombination mit der Interaktion der Wassermolekülen im Messgut.

Dabei  entsteht in der Umgebung der Quelle eine Wolke langsamer Neutronen deren Anzahl sich proportional zum Wassergehalt verhält, sodass auf diese Weise die Feuchte sehr präzise bestimmt werden kann.

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Strahlungsarten

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