Halbwertsschicht

Als Halbwertsschicht oder Halbwertsdicke bezeichnet man diejenige Dicke eines durchstrahlten Materials, die bei elektromagnetischer Strahlung wie etwa Gamma- oder Röntgenstrahlung die Strahlungsintensität – und damit beispielsweise die Dosisleistung – um die Hälfte reduziert. Die Halbwertsdicke hängt, wie der Absorptionskoeffizient, von den spezifischen Eigenschaften des Materials und der Photonenenergie der auftreffenden Strahlung ab.

Die Halbwertsdicke kann nur zur überschlägigen Dimensionierung einfacher Abschirmungen dienen, da vielfältige physikalische Effekte (zum Beispiel Dosisaufbau, Streuung, Skyshine-Effekte) unberücksichtigt bleiben. Präzise Berechnungen werden zum Beispiel mit Monte-Carlo-Simulationen oder Transportrechnungen vorgenommen.

Der Begriff Zehntelwertsdicke ist analog zu betrachten. Durchlaufen dieser Dicke senkt die Intensität auf ¹/₁₀.

Beispiele

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Halbwertsschichten für die Gammaenergie 2 MeV:

• Luft: 12.000 cm
• Wasser: 14 cm
• Beton: 9 cm
• Blei: 1,4 cm

Berechnungen

Da die Absorption elektromagnetischer Strahlung ein (annähernd) exponentieller Prozess ist, ergibt sich die Halbwertsdicke $ d_{\frac {1}{2}} $ aus dem Absorptionskoeffizienten $ \mu $ nach

$ d_{\frac {1}{2}}={\frac {\ln 2}{\mu }}={\frac {0{,}6931\dots }{\mu }} $

Wenn I₀ die auftreffende Strahlungsintensität ist, ergibt sich die Intensität I nach Durchdringung einer beliebigen Schichtdicke s zu

$ I(s)=I_{0}\,e^{-\ln(2)\,{\frac {s}{d_{1/2}}}}\quad $

Siehe auch

• Abschirmung (Strahlung)