Radioaktivität richtig messen

Radioaktivität kann man weder sehen noch spüren. Als unsichtbare Kraft gilt die radioaktive Strahlung als überaus gefährlich. In den vergangenen Jahren hat der Respekt vor radioaktiver Strahlung jedoch stetig zugenommen – vor allem nach den Vorfällen in Tschernobyl und Fukushima. Immer mehr Privathaushalte interessieren sich daher für Radioaktivitätsmessungen in Form von Geigerzeiler oder ähnlichem. Mittlerweile gibt es sogar Smartphone-Apps, die angeblich Strahlungen ermitteln können. Doch wie lässt sich Radioaktivität messen und geht sowas auch tatsächlich mit dem Handy?

Ermitteln von Radioaktivitäten

Der Mensch selbst besitzt leider kein Sinnesorgan, mit dem ionisierende Strahlung wahrgenommen werden könnten. Hierfür müssen sich spezieller Hilfsmittel bedient werden: mit einem einfachen Messgerät ist dies bereits möglich. Die Geräte können den Zerfall eines Atomkerns unter einer Trillion nichtradioaktiver Atomteile erkennen.

Was ist eigentlich Radiaktivität?

Die Maßeinheit für Radioaktivität wird in Becquerel (kurz Bq) eingegliedert. Dass unsichtbare Strahlen existieren hat Antoine-Henri Becquerel bereits gegen Ende des 19. Jahrhunderts herausgefunden. Ein Becquerel ist dann erkennbar, wenn in lediglich einer Sekunde ein Atomteil zerfällt. Die ganz normale Radioaktivität von Nahrungsmittel liegt ungefähr bei 40 Becquerel/kg. Das bedeutet, dass je Kilogramm Lebensmittel ca. 40 Atomkerne pro Sekunde zerfallen.

Unterschieden wird in Strahlendosis (Äquivalentdosis). Diese wird in Sievert (Sv) gemessen und berücksichtig die Wirkung der unterschiedlichen Strahlenarten sowie die Strahlenempfindlichkeit des Menschen. Eine Umrechnung der exakten Radioaktivität nebst Dosis ist oft nicht möglich, da Entfernung der Strahlungsart oder Strahlungsenergie variieren können – deshalb werden häufig ungefähre Werte ermittelt.

Wie viel Strahlung verträgt ein Mensch?

Die normale Strahlenbelastung liegt round about bei 2mSv/a. Jedoch ist dieser Wert vom Wohnort sowie der Lebensweise abhängig zu machen. Eine Person, die beispielsweise von Berufswegen mit Radioaktivität betraut ist, sollte nicht mehr als 20 mSV/a ausgesetzt sein (in den USA liegt der Wert bei 50 mSV/a) – ab einem Wert von 100 mSV/a wird das Krebsrisiko drastisch erhöht.

Womit lässt sich Radioaktivität effektiv messen?

Eine zuverlässige Analyse lässt sich mit einem Geigerzähler erreichen. Dieses Gerät ermittelt nicht nur Gammastrahlen, sondern auch Beta- sowie Alphastrahlungen. Interessant: diese Modelle können auch von einem Laien verwendet werden – Profi-Wissen ist demnach nicht nötig.

Anwendungsgebiete

Ist das Gerät funktionsbereit, so nimmt es sämtliche Strahlungswerte auf und speichert ebenso den Durchschnittswert der vorangegangenen Messeinheiten ab. Der Geigerzähler übernimmt dabei einen recht großen Messbereich und gibt 0.01 bis 1.000 mSv/h an. Alle Informationen werden auf einem Display angezeigt und lassen sich somit leicht ablesen.

Wie funktioniert ein Geigerzähler?

Damit eine Messung vollzogen werden kann, nimmt ein Zählrohr alle notwendigen Daten auf. Das Zählrohr besteht in der Regel aus Metall, welches gleichzeitig als Kathode fungiert und im Inneren einen Draht besitzt, welcher als Anode angelegt ist. Zudem ist das Rohr mit Edelgasen – zumeist Argon oder Krypton – gefüllt, die nicht in der Lage sind Anionen zu erzeugen. Werden nun Alpha- oder Beta-Teilchen aufgefangen, so reagiert das Zählrohr. Die Strahlung trifft auf die Gase, als Ergebnis entstehen Elektronen, welche auf die Anoden reagieren und sich abstoßen (Stossionisation). Dabei wird ein klein wenig Energie erzeugt und mittels „Knackgeräusche“ signalisiert.

App ermittelt Strahlung via Kamerasensor

Ähnlich soll dieses Vorhaben mit einer Android-App gelingen- allerdings etwas weniger spektakulär. Vielmehr nimmt der Sensor der Handykamera die vorherrschende Strahlung auf. Wichtig: die Kameraschnittstelle muss vor dem Einsatz mit einem Klebeband, einem Stück Alu oder ähnlichem abgeklebt werden. Nur so kann das einfallende Licht draußen und Strahlungspartikel aufgenommen werden. Durch diese Maßgabe lassen sich Rückschlüsse erlauben und Auswertungen anstellen. Dabei nimmt das Smartphone die Beta- als auch Gammastrahlungen auf, Alpha-Strahlungen können nicht detektiert werden. Bleibt jedoch die Frage offen, was besser funktioniert? Die App oder der Geigerzähler?

Experten haben herausgefunden, dass die Apps sich doch stark unterscheiden. Einige Downloads reagieren nämlich auf Kippen und Wackeln des Smartphones und geben Knackgeräusche ab. Wiederum andere Programme konnten hingegen recht gute Ergebnisse erzielen. Somit kann die App ganz sicherlich für den Laien und Anfänger interessant sein. Besser sind jedoch richtige Geigerzähler, die zwar durchaus teurer sind und um die 100€ und mehr kosten. Trotz des Kostenaufwandes wird mit den modernen Geräten eine wesentlich exaktere Messung erzielt.

Wie ist ein Geigerzähler zu bedienen?

Ist das Gerät in Betrieb, so agieren die Modelle in unterschiedlicher Art und Weise.

Strahlenaufnahme mit Ton
Der klassische Geigerzähler besitzt einen Lautsprecher und gibt über akustische Knack- oder Klicksignale Mittelung, wenn Alpha- oder Beta-Teilchen ermittelt werden. Die Teilchen werden dabei pro Minute (CPM) angezeigt.

Strahlenaufnahme über Displayanzeige
Andere Modelle hingegen zeigen die Messdaten über Displays an. Die Messergebnisse werden stetig aktualisiert und können auch auf Computer oder Laptop übertragen und anschließend ausgewertet werden.

Mithilfe dieser unterschiedlichen Varianten ist es selbst einem Anfänger möglich, radioaktive Strahlen in unmittelbarer Nähe schnell und effizient zu ermitteln. Welches Wahl letztendlich getroffen wird, hängt mitunter von den individuellen Möglichkeiten ab. So sind die Apps durchaus nützlich, können jedoch das breite Spektrum der Strahlungen nicht ermitteln. Besser können diverse Geigerzähler sein, die jedoch in preislicher Hinsicht etwas mehr zu Buche schlagen. Hier ist abzuwägen, mit welchem Gerät bessere Ergebnisse zu erzielen sind.

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