Strahlung ist zwar schädlich für lebende Organismen wie den Menschen, aber sie hat auch viele wertvolle Anwendungen.
In dieser Erklärung erfährst Du mehr über konkrete Anwendung radioaktiver Strahlung wie dem Durchstrahlungsverfahren, Bestrahlungsverfahren oder dem Markierungsverfahren. Du kannst dann sehen, dass die Strahlung auch gesundheitlich fördernd in der Medizin eingesetzt werden kann.
Anwendung radioaktiver Strahlung
Radioaktive Strahlung lässt sich in drei verschiedene Strahlungsarten aufteilen, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Dazu gehört die Alphastrahlung, die Betastrahlung und die Gammastrahlung.
Mehr zu den drei Strahlungsarten kannst Du in den entsprechenden Erklärungen finden.
Von den drei Strahlungsarten dringt nur die Gammastrahlung tief in Materialien ein. Alpha- und Betastrahlung lassen sich bereits durch dünnes Blech aufhalten.
Treffen Strahlen auf Zellen, können diese Schaden nehmen. Die Zellbausteine werden in ihrer Funktion und ihren Fähigkeiten beeinträchtigt. Deshalb sollte bei der Anwendung von radioaktiver Strahlung Vorsicht geboten sein.
Um mehr über die Gefahren der radioaktiven Strahlung zu erfahren, kannst Du in die Erklärung „Biologische Strahlenwirkung und Strahlenschutz“ schauen.
Radioaktive Strahlung kann in vielen Anwendungen entscheidende Vorteile bieten. Bei den Anwendungen wird radioaktive Strahlung auf Proben gerichtet, um diese zu verändern oder Informationen zu erhalten.
Grob lassen sich die Anwendungen der radioaktiven Strahlung in drei Teilgebiete aufteilen.
Anwendungen der radioaktiven Strahlung lassen sich in drei Bereiche aufteilen:
Bestrahlungsverfahren
Durchstrahlungsverfahren
Markierungsverfahren
Wie genau funktioniert das erste der drei Verfahren, das Bestrahlungsverfahren?
Bestrahlungsverfahren Definition
Bei dem Bestrahlungsverfahren besteht nicht das Ziel, dass die Strahlung weit in das zu bestrahlende Objekt eindringt. Die Strahlung soll ihre Wirkung nur auf der Oberfläche entfalten.
Beim Bestrahlungsverfahren werden Oberflächen mit radioaktiver Strahlung behandelt.
Dabei gibt es verschiedene Anwendungsbereiche für das Bestrahlungsverfahren.
Bestrahlen von Lebensmitteln
Um Lebensmittel länger haltbar zu machen, kann Strahlung genutzt werden, um die Keime auf der Oberfläche abzutöten. Dabei werden Lebensmittel von allen Seiten bestrahlt, um die auf der Oberfläche vorhandenen schädlichen Keime zu zerstören.
Nach der Bestrahlung bleiben keine gefährlichen Stoffe zurück, lediglich werden auf der Hülle der Lebensmittel manche Moleküle aufgespalten.
In der Pharmazie wird die Strahlensterilisation angewandt, um Medikamente zu sterilisieren, sodass keine Keime oder Erreger an den Produkten überleben können.
Bestrahlen von Werkstoffen
Werkstoffe lassen sich durch Bestrahlung verändern. Durch die Bestrahlung der Oberfläche von Werkstoffen lassen sich die Materialeigenschaften dieser anpassen.
Diese Bearbeitungstechnik wird beispielsweise zur Halbleiterfertigung verwendet.
Auch Plastikmaterialien werden bestrahlt, um ihre Materialeigenschaften zu verändern. So wird Plastik temperaturbeständiger und reißfester.
Strahlentherapie
In der Medizin verwenden viele verschiedene Behandlungsmethoden radioaktive Strahlung.
Krebszellen können insbesondere durch Bestrahlung zerstört werden. Da die Strahlung dabei die Hautoberfläche durchdringen muss, werden die Bestrahlungsrichtungen variiert, um Schäden am gesunden Gewebe möglichst gering zu halten. So kann die destruktive Kraft der Strahlung auch zur Behandlung von Krebspatienten beitragen.
Das Ziel ist es jedoch nicht zu tief in das Gewebe einzudringen. Anders sieht es bei den Durchstrahlungsverfahren aus. Hier sollen die Strahlen das Objekt durchdringen, um es zu analysieren.
Durchstrahlungsverfahren Definition
Gammastrahlung kann selbst durch sehr dichte Materialien hindurch dringen. Dies macht die Gammastrahlung zwar gefährlicher, aber auch von enormen Nutzen in der Technik beim Durchstrahlungsverfahren.
Beim Durchstrahlungsverfahren wird radioaktive Strahlung durch Objekte hindurch geschickt und die austretende Strahlung wird gemessen, um Rückschlüsse auf das Objektinnere zu erhalten.
Dabei können Hohlräume oder Materialunterschiede besonders gut erkannt werden.
Den Hohlraum können Strahlen leichter durchdringen als das feste Material. Es werden also weniger Strahlen in diesem Bereich absorbiert. Durch Messen der übrigen Strahlen auf der anderen Seite des Objekts lässt sich der Hohlraum durch eine höhere Strahlungsintensität identifizieren.
Besonders bekannt ist das Röntgenverfahren, welches vorwiegend in der Medizin Anwendung findet.
Durchstrahlungsverfahren in der Medizin
Bei dem Röntgenverfahren wird Röntgenstrahlung für einen Bruchteil einer Sekunde durch das abzubildendende Körperteil geschickt. Auf der anderen Seite des Körpers wird die übrige Strahlung durch Sensoren gemessen.
Früher wurden zur Abbildung Film-Folien-Systeme genutzt, die auf die durchdringende Strahlung mit Abdunkeln reagieren. Daher das typische Schwarz-Weiß Röntgenbild.
Bei der Computertomografie (CT) werden Röntgenbilder vom Körper aus verschiedenen Winkeln aufgenommen und dann durch Computer zu einem dreidimensionalen Bild zusammengefügt.
Durchstrahlungsverfahren Beispiele
In der Technik werden Durchstrahlungsverfahren zur Analyse des Inneren von Werkstoffen verwendet.
So kann beispielsweise festgestellt werden, ob Schweißnähte Lufteinschlüsse haben oder Einschlüsse in Materialien vorhanden sind.
Die Dicke von Werkstoffen lässt sich durch Durchdringung mittels Strahlung messen. Dabei passiert weniger Strahlung ein dickes Material als ein dünnes. So lassen sich auch Füllstände, beispielsweise in Tanks, bestimmen.
Des Weiteren lassen sich die Dichten von Stoffen mittels Durchstrahlung messen. Bei dichteren Stoffen können weniger Strahlen durch das Material dringen.
Auch das Röntgenverfahren findet in der Technik Anwendungen. So werden Deine Koffer am Flughafen mit dem Röntgenverfahren durchleuchtet.
Statt Stoffe von außen zu bestrahlen ist es auch möglich diese mit Strahlungsquellen auszustatten und dann diese zu messen. Wie genau sieht dieses Verfahren aus?
Markierungsverfahren
Beim Markierungsverfahren wird das zu analysierende Objekt mit strahlenden Stoffen versetzt, um diese von außen zu messen.
Das Markierungsverfahren nutzt Tracer, das sind Radionuklide, die messbare Strahlung aussenden.
Diese werden in das zu analysierende Objekt eingebracht und können von außen durch Messen der Strahlung lokalisiert werden.
Dabei dürfen die Tracer keine gefährlichen Mengen an Strahlung aussenden. Glücklicherweise sind schon geringe Mengen an Strahlung messbar.
Wie genau Strahlung gemessen wird, kannst Du in der Erklärung zum Geiger- Müller- Zählrohr nachlesen.
Markierungsverfahren werden sowohl in der Medizin als auch in der Technik verwendet.
Bei der Szintigrafie kann die menschliche Schilddrüse auf unnatürliche Veränderungen untersucht werden.
Dabei wird die Eigenschaft der Schilddrüse genutzt, Iod einzulagern.
Der Patient erhält dabei radioaktives Iod. Nach Aufnahme in der Schilddrüse kann vom Arzt die Verteilung des Iods in der Schilddrüse durch punktuelle Messung der Strahlungsintensität bestimmt werden.
Entspricht die Verteilung nicht dem anzunehmendem Bild, kann auf eine Unregelmäßigkeit rückgeschlossen werden.
Auch andere Organe lassen sich mittels unterschiedlichen Isotopen so bewerten.
Zur Stoffwechseluntersuchung lässt sich das Markierungsverfahren nutzen. So wurde die Photosynthese bei Pflanzen mittels Einbringen von Tracern in die von Pflanzen aufgenommen Stoffe erstmals genauer nachvollzogen.
Zudem wird das Markierungsverfahren in der Logistik zum Nachverfolgen von Paketen genutzt.
Durchstrahlungsverfahren – Das Wichtigste
Nachweise
- bfs.de: Bestrahlungstechnik (10.11.2022)
- bfs.de: Anwendungen in der Medizin (10.11.2022)
- de.bgs.eu: Kunststoffveredelung durch Strahlenvernetzung (10.11.2022)
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