Ionisierende Strahlung in der ZfP
Die Durchstrahlungsprüfung (RT) nutzt elektromagnetische Strahlung mit sehr kurzer Wellenlänge (10⁻¹⁰ bis 10⁻¹² m). Diese ionisierende Strahlung durchdringt Materie und wird je nach Werkstoffdichte und -dicke unterschiedlich stark geschwächt — so entsteht das Durchstrahlungsbild.
Röntgenstrahlung
Entsteht in einer Röntgenröhre: Elektronen werden in einer Vakuumröhre durch Hochspannung (40–450 kV für industrielle RT) beschleunigt und treffen auf die Anode (meist Wolfram):
- Bremsstrahlung (90 %): kontinuierliches Spektrum durch Abbremsung im Feld der Atomkerne
- Charakteristische Strahlung (10 %): diskrete Energien aus Elektronenübergängen im Anodenmaterial
Maximale Energie Emax [keV] ≈ Röhrenspannung U [kV]. Prüfbare Stahldicke: bis ca. 100 mm mit 450-kV-Röhre.
Gammastrahlung
Entsteht beim Zerfall radioaktiver Atomkerne (natürlich oder künstlich). Diskrete Energien (charakteristisch für das Nuklid), konstant und nicht einstellbar.
| Nuklid | Energie | HWZ | Einsatz Stahl |
|---|---|---|---|
| Iridium-192 (Ir-192) | 0,3–0,6 MeV | 74 Tage | 20–100 mm |
| Cobalt-60 (Co-60) | 1,17; 1,33 MeV | 5,27 Jahre | 50–200 mm |
| Selen-75 (Se-75) | 0,1–0,4 MeV | 120 Tage | 10–40 mm |
| Ytterbium-169 (Yb-169) | 0,05–0,3 MeV | 32 Tage | bis 15 mm |
Schwächungsgesetz
Die Intensität nimmt exponentiell mit der Materialdicke ab:
I = I₀ × e−µ·d
- I₀ = Eingangsintensität
- µ = Schwächungskoeffizient (abhängig von Energie und Material)
- d = Materialdicke
Halbwertschicht (HVL): Dicke, bei der Intensität auf 50 % sinkt: HVL = ln(2)/µ
Beispiel: Co-60, Stahl: HVL ≈ 20 mm → 100 mm Stahl schwächt auf (0,5)⁵ ≈ 3 % der Eingangsintensität.
Strahlenschutz — ALARA-Prinzip
- Abstand: Intensität nimmt mit 1/r² ab (Abstandsquadratgesetz)
- Abschirmung: Blei, Stahl, Beton absorbieren ionisierende Strahlung
- Zeit: minimale Expositionsdauer
- ALARA: As Low As Reasonably Achievable
- Grenzwerte: 20 mSv/Jahr für beruflich exponierte Personen (Strahlenschutzverordnung)