Radioaktive Isotope

Viele radioaktive Isotope emittieren Röntgenlicht, aber auch α- oder β-Strahlen. In der Natur kommen nur noch Isotope mit sehr großen Halbwertszeiten und in geringen Mengen deren Zerfallsprodukte vor. Hauptsächlich kommen folgende Isotope vor [Halbwertszeiten; y=Jahre, d=Tage, h=Stunden, m=Minuten, s=Sekunden]:

³H [12.3 y], ¹⁴C [5730 y], ³⁶Cl [3.0E5 y], ⁴⁰K [1.3E9 y], ²¹⁰Pb [22.3 y], ²²⁰Rn [55.6 s], ²³²Th [1.4E10 y], ²³⁴U [2.5E5 y], ²³⁵U [7.0E8 y], ²³⁸U [4.5E9 y] und Pu.

Viele weitere Radioisotope sind künstlich hergestellt worden. Einige davon werden als technische Röntgenquellen für industrielle, medizinische oder militärische Zwecke genutzt. In der untenstehenden Tabelle sind einige dieser Isotope mit ihren Einsatzgebieten gelistet:

Isotope (+ Töchter) [Halbwertszeiten⁺]	Vorkommen*
²²²Rn [3.8 d], ²³⁵U [7.0E8 y], ²³⁸U [4.5E9 y], Pu	Nuklearer Brennstoffkreislauf (Abbau, Anreicherung, Brennstoffherstellung, nuklearer Abfall)
³H [12.3 y], Kr, Xe, ⁸⁸Rb [17.8 m], Sr, I, Cs, ⁵¹Cr [27.7 d], N, Co, Mg, ⁴¹Ar [109.3 m]	Reaktorbetrieb (plus die oben genannten)
⁹⁹Tc [2.1E5 y], ¹²³I [13.3 h]	Medizinische Diagnostik, Bildgebung und Strahlentherapie
⁶⁰Co [5.3 y], ¹³⁷Cs [30.1 y], ¹⁹²Ir [73.8 d], ¹³¹I [8.0 d], ¹²⁵I [59.4 d], ²²⁶Ra [1600 y], ³²P [14.3 d], ¹⁰³Pd [17.0 d]	Onkologische Radiologie zu Therapiezwecken
³H [12.3 y], ¹²⁵I [59.4 d], ³²P [14.3 d], ³⁵S [87.3 d], ¹⁴C [5730 y]	Biomedizinische Forschung
³H [12.3 y], ⁶³Ni [100.1 y], ¹³⁷Cs [30.1 y], ¹⁴⁷Pm [2.6 y], ²²⁶Ra [1600 y], ²³²Th [1.4E10 y], (abgereichert) U, ²⁴¹Am [432.2 y]	Militarausrüstung
³H [12.3 y], ¹⁴C [5730 y], ³⁶Cl [3.0E5 y], ²¹⁰Pb [22.3 y]	Industriell genutzte natürliche Vorkommen für z. B.: Studien zu Grund- und Abwasserverhalten, Altersbestimmung, Messung von Chlorquellen, Altersbestimmung von Erd- und Sandschichten
⁴⁶Sc [83.8 d], ^110mAg [250 d], ⁶⁰Co [5.3 y], ¹⁴⁰La [1.7 d], ¹⁹⁸Au [2.7 d], ⁵¹Cr [27.7 d], ¹⁹²Ir [73.8 d], ⁵⁴Mn [312 d], ⁶⁵Zn [244 d], ⁵⁷Co [272 d], ⁶⁰Co [5.3 y], Fe, ⁸²Br [35.3 h], ⁸⁵Kr [10.8 y], ⁹⁰Sr [28.8 y], ¹⁴⁴Ce [285 d], ¹⁴⁷Pm [2.6 y], ^99mTc [6.0 h], ¹³⁷Cs [30.1 y], ¹⁶⁹Yb [ 32.0 d], ¹⁷⁰Tm [128 d], ¹⁹²Ir [73.8 d], ²³⁹Pu [24110 y], ²⁴¹Am [432 y], ²⁵²Cf [2.6 y]	Industriell genutzte künstliche Quellen für z. B: Untersuchungen von Hochöfen, Studien zur Küstenerosion, Vorhersage des Verhaltens von schweren Metallkomponenten im Bergbau, Bodenanalysen, Lebensmittelbestrahlung, industrielle Radiologie, Sterilisierung mit Gammastrahlung, hydrologische Überwachung, Untersuchung von geologischen Lagerstätten, Strahlungsnormale, automatische Wägesysteme, Verfolgung der Bewegungen von flüssigen Abfällen im Boden, Radiographie, Bohrlochvermessungen, Rauchmelder

Informationsquellen:

⁺Table of Radioactive Isotopes, LBNL Isotopes Project - LUNDS Universitet

Einige dieser Radionuklide werden mit Probenvolumen im Bereich von mm³ bis cm³ in Abschirmungen gehäust und als Beleuchtungsquellen in bildgebenden Verfahren oder für therapeutische Zwecke genutzt. Spezifische Aktivitäten in der Größenordnung einiger TBq g^-1 werden erreicht, was einer Gesamtaktivität solcher Proben im Bereich bis etwa 1000 TBq entspricht.

Technische Röntgenquellen aus Radionukliden gibt es in verschiedenen Bauformen. Allen gemeinsam ist die Möglichkeit, die Strahlung während der Lagerung und beim Transport der Proben abzuschirmen und nur im Gebrauch gezielt freizusetzen. Es gibt Gehäuse mit einem Schiebeverschluss oder einer Tür mit Scharnieren (Abb. 1 oben); Gehäuse, bei denen die Strahlung durch Verdrehen eines Einsatzes mit der radioaktiven Probe in einer äußeren Abschirmung mit einem Loch freigegeben werden kann (Abb. 1 Mitte) und Gehäuse, in denen die Probe mit einem Bowdenzug in der Mitte einer S-förmigen Durchführung gehalten wird, wenn keine Strahlung freigesetzt werden soll (Abb. 1 unten). In den Abbildungen sind die Radionuklide als rote Kugeln eingezeichnet.

Fig. 1: Blei-Abschirmungen radioaktiver Quellen (zur Illustration teilweise transparent gezeichnet)