Ionendosis
| Physikalische Größe | |||||||
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| Name | Ionendosis | ||||||
| Formelzeichen der Größe | $ J $ | ||||||
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Die Ionendosis J ist eine physikalische Größe zur Messung ionisierender Strahlung. Sie bezeichnet die elektrische Ladung der Ionen gleichen Vorzeichens, die durch ionisierende Strahlung in einer bestimmten Masse entstehen. Sie hat also die Dimension Ladung/Masse.
Früher wurde die Ionendosis auf Luft (bei Standardbedingungen) bezogen definiert, mittlerweile ist sie unabhängig von der Substanz, in der die Ionenpaare erzeugt werden.[1]
Für die Standard-Ionendosis in freier Luft gilt:
- $ J_{\mathrm {S} }={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} m_{\mathrm {L} }}}={\frac {1}{\rho _{\mathrm {L} }}}\ {\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} V}} $
dQ ist die elektrische Ladung der Ionen eines Vorzeichen, die in Luft (L) bei Standardbedingungen in einem Volumenelement dV durch Strahlung gebildet wird.
Einheit
Die SI-Einheit der Ionendosis ist Coulomb pro Kilogramm. Veraltet ist die Einheit Röntgen, aus dem CGS-Einheitensystem.
$ [J]=\mathrm {\frac {C}{kg}} $
Beispiel
Messgeräte wie Stabdosimeter, Ionisationskammer oder Zählrohr bestimmen die Ionendosis. Darüber kann man die Energiedosis abschätzen, die Auskunft über die Strahlenbelastung gibt. Es gilt die Beziehung zwischen Ionisationsdosis und Energiedosis:
- $ D=f\cdot J $
Für Luft gilt f = 35 Gy/(C/kg). Um in Luft 1 Coulomb freier Ionen zu erzeugen, benötigt man die Energie von ca. $ 35\mathrm {eV} \cdot {\frac {1\mathrm {C} }{1,6\cdot 10^{-19}\mathrm {C} }}\cdot 1,6\cdot 10^{-19}\mathrm {\frac {J}{eV}} =35\mathrm {J} $. Damit gilt:
- 1 C/kg Ionendosis entspricht an der Luft ungefähr 35 J/kg Energiedosis
Im Strahlenschutz ist die Ionendosis in biologischem Weichgewebe bzw. wässrigen Lösungen von Bedeutung, hierfür gilt $ f=37\mathrm {\frac {Gy}{\frac {C}{kg}}} $.
Ionendosisleistung
Die Ionendosisleistung ist der Differentialquotient der Ionendosis nach der Zeit.
$ {\dot {J}}\ =\ {\frac {\mathrm {d} J}{\mathrm {d} t}}\ $
Die SI-Einheit ist Ampere/kg.
Siehe auch
Quellen
- W. Sonnenschein, A. Bockisch. Strahlenschutz. In: T. Kuwert, F. Grünwald, U. Haberkorn, T. Krause. Nuklearmedizin. Stuttgart, New York 2008 ISBN 978-3-13-118504-4
- H. Krieger. Strahlenphysik, Dosimetrie und Strahlenschutz, Band 2. 3.überarbeitete Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden 2001 ISBN 3-519-23078-X