Ionendosis

Physikalische Größe
Name	Ionendosis
Formelzeichen	$J$
Größen- und Einheitensystem Einheit Dimension SI C/kg T·M−1·I

Die Ionendosis J ist eine physikalische Größe zur Quantifizierung ionisierender Strahlung. Sie bezeichnet die elektrische Ladung der Ionen gleichen Vorzeichens, die durch ionisierende Strahlung in einer bestimmten Masse entstehen.

Anwendungsbereich

Die Ionendosis wurde im Strahlenschutz bis zum 1. Januar 1995 als Dosis-Messgröße zur Quantifizierung externer ionisierender Strahlung verwendet. Nach diesem Zeitpunkt wurden neue, von der International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) vorgeschlagene Dosis-Messgrößen verwendet. Vorausgegangen war ein 1977 von der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) vorgeschlagenes neues Dosis-Konzept für Körperdosen auf der Basis der Äquivalentdosis. Für eine Übergangszeit wurde bei Photonenstrahlung die Ionendosis in abgewandelter Form als „Photonen-Äquivalentdosis“ weiter verwendet.

Einheit

Die SI-Einheit der Ionendosis ist Coulomb pro Kilogramm.

$[J]=\mathrm {\frac {C}{kg}} \$.

Eine ältere Einheit, die nach dem 1. Januar 1995 nicht mehr verwendet wurde, ist das „Röntgen“ (Einheitenzeichen R), definiert als eine elektrostatische Einheit pro cm³ Luft. Ein Röntgen entspricht 2,58·10⁻⁴ C/kg.

Standard-Ionendosis

Die Standard-Ionendosis $J_{\mathrm {S} }$ ist die frei in Luft unter den Standardbedingungen von 18 °C und 760 Torr durch ionisierende Strahlung erzeugte Ionendosis.

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}}\$.

$\mathrm {d} Q$ ist die elektrische Ladung der Ionen eines Vorzeichen, die pro Massenelement Luft $m_{\mathrm {L} }$ im Volumenelement $\mathrm {d} V$ mit der spezifischen Dichte $\rho _{\mathrm {L} }$ erzeugt wird.

Größenordnung

Die Standard-Ionendosis ist keine Äquivalentdosis im Sinn des Dosiskonzepts des heutigen Strahlenschutzes. Sie kann am ehesten mit der Energiedosis, die der Äquivalentdosis zugrunde liegt, verglichen werden. In Luft unter Standardbedingungen ist eine mittlere Energie von etwa 34 eV zur Bildung eines Ionenpaars mit jeweils einer Elementarladung e erforderlich. Um 1 C freier Ionen gleichen Vorzeichens zu erzeugen (entsprechend ${\textstyle {\frac {\mathrm {C} }{\mathrm {e} }}}$ Ionenpaaren) ist somit wegen ${\textstyle \,1\;\mathrm {eV} =\,1\;\mathrm {e} \cdot {\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {C} }}}$ eine Energie von 34 Joule erforderlich. Bezieht man das auf 1 kg Luft, so ergibt sich, dass eine Standard-Ionendosis von 1 C/kg einer Energiedosis von 34 Joule/kg (34 Gy) entspricht. Eine Standard-Ionendosis von der Größe der alten Einheit 1 R entspräche etwa 9 mGy.

Siehe auch

• D-Einheit
• Strahlendosis

Quellen

• Physikalisch-Technische Bundesanstalt, "Neue Dosis-Meßgrößen im Strahlenschutz", PTB-Bericht-Dos-23, Braunschweig, Juli 1994, pdf-Download, 977 kB