Ioniserende straling: wat is dat?

Ioniserende straling is straling die genoeg energie heeft om een elektron uit een atoom los te maken en een ion te creëren. Ioniserende straling kan verschillende vormen aannemen en zeer gevaarlijk zijn. In dit artikel lees je alles wat je over ioniserende straling moet weten, zoals hoe het werkt en waar het vandaan komt.

Soorten ioniserende straling

Ioniserende straling kan verschillende vormen aannemen. De vorm die het aanneemt is verantwoordelijk voor de manier waarop ionisatie plaatsvindt. Ioniserende straling wordt onderverdeeld in twee hoofdgroepen: direct en indirect ioniserend. De groep is afhankelijk van hoe een deeltje ionisatie veroorzaakt. Direct ioniserende straling bestaat altijd uit geladen deeltjes, zoals alfa en bèta deeltjes of protonen. Indirecte straling bestaat uit ongeladen deeltjes, dit kunnen fotonen zijn maar ook neutronen of zelfs de weinig voorkomende neutrino’s.

Directe ionisatie

Straling die direct ionisatie veroorzaakt bestaat altijd uit geladen deeltjes. De geladen deeltjes reageren op de elektronen in een atoom door de coulomb kracht. Deze interactie zorgt ervoor dat het elektron losgemaakt wordt uit het atoom, zolang de straling voldoende energie heeft, dat wil zeggen de deeltjes waaruit de straling bestaat voldoende kinetische energie hebben. Geladen deeltjes waaruit directe ionisatie kan bestaan zijn onder andere alfa deeltjes, bèta deeltjes, dus elektronen en positronen, protonen maar ook zwaardere atoomkernen. Hoewel zwaardere atoomkernen niet veel voorkomen bij straling die op aarde opgewekt wordt, bestaat kosmische straling, uit het heelal, wel vaak uit zware atoomkernen.

Indirecte ionisatie

Indirecte ionisatie kan op verschillende manieren optreden en de manier waarop de ionisatie plaatsvindt is afhankelijk van het soort deeltje. De eerste soort indirect ioniserende straling is gemaakt van fotonen, beter bekend als gammastraling. Fotonen kunnen elektronen vrij maken op twee manieren: het foto-elektrisch effect of het Compton effect. Bij beide effecten wordt een atoom geraakt door een foton, waardoor het enorm veel kinetische energie krijgt en met hele hoge snelheid wegvliegt. Dit elektron kan weer secundaire ionisatie teweeg brengen, omdat het zelf geladen is en erg veel energie heeft. Bij het Compton effect wordt er ook weer een foton uitgezonden, maar deze heeft veel minder energie dan het foton dat de ionisatie veroorzaakte. Fotonen die genoeg energie hebben om atomen te ioniseren worden veel geproduceerd op aarde, ze worden vaak nuttig toegepast, zoals het maken van röntgenfoto’s.

Een andere vorm van indirect ioniserende straling is neutronen straling. Je raadt het al, deze straling bestaat uit neutronen. Neutronen kunnen op twee verschillende manieren een atoom ioniseren. In het eerste geval raakt een neutron een atoomkern en wordt hierin geabsorbeerd. Deze absorptie zorgt ervoor dat de atoomkern een foton uitzendt. Dit foton heeft voldoende energie om een elektron vrij te maken uit het atoom, zoals hierboven beschreven is. De tweede manier waarop een neutron ionisatie teweeg kan brengen is opnieuw te botsen met een atoomkern. Deze keer wordt het neutron niet geabsorbeerd, maar vliegt de atoomkern weg doordat deze veel energie heeft gekregen van het neutron. Deze zware geladen atoomkern kan vervolgens ionisatie teweegbrengen door coulomb interactie met de elektronen van andere atomen. Neutronen straling komt veel vrij bij kernreactoren die energie opwekken. Het is dus belangrijk om deze goed te beschermen zodat de neutronen niet ver komen. Neutronen komen ook veel vanuit de ruimte in de vorm van kosmische straling. Gelukkig zijn ze vaak al voldoende afgeremd in onze atmosfeer voordat ze ons bereiken en schadelijke effecten kunnen hebben.

Video

Wil je meer weten over de soorten straling en hoe je vervalvergelijkingen hiervoor maakt? Kijk dan onderstaande video van meneer Wietsma.