Becquerel (Einheit): Unterschied zwischen den Versionen

Becquerel (Einheit): Unterschied zwischen den Versionen

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'''Becquerel''' [{{IPA|bɛkə'rɛl}}], abgekürzt Bq, ist die [[Internationales Einheitensystem|SI]]-Einheit der [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] (Formelzeichen <math>A</math>) einer Menge einer radioaktiven Substanz. Die Aktivität gibt die mittlere Anzahl der Atomkerne an, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen:<ref>Hanno Krieger: ''Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes.'' 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0801-1, [http://books.google.de/books?id=K0BQbWxI2hsC&lpg=PA2&pg=PA123 Kapitel 3.2.1 ''Aktivitätsdefinitionen''].</ref>
'''Becquerel''' [{{IPA|bɛkə'rɛl}}], Einheitenzeichen Bq, ist die [[Internationales Einheitensystem#SI-Einheiten|SI]]-Einheit der [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] <math>A</math> einer bestimmten Menge einer radioaktiven Substanz. Angegeben wird die mittlere Anzahl der Atomkerne, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen:<ref name="Krieger" />


: 1&nbsp;Bq = 1 [[Sekunde|s]]<sup>−1</sup> (d.&nbsp;h. ein Becquerel entspricht einem radioaktiven Zerfall pro Sekunde)
: 1&nbsp;Bq = 1 [[Sekunde|s]]<sup>−1</sup> (d.&nbsp;h. ein Becquerel entspricht einem radioaktiven Zerfall pro Sekunde)


Im täglichen Gebrauch der Einheit ist fast immer die Verwendung eines [[Vorsätze für Maßeinheiten#SI-Präfixe|Vorsatzes für die Größenordnung]] notwendig (vor allem Kilo, Mega, Giga und Tera).
Da 1&nbsp;Bq eine extrem geringe Aktivität ist, treten in der Praxis sehr große Zahlenwerte auf. Daher verwendet man oft [[Vorsätze für Maßeinheiten#SI-Präfixe|Vorsätze für die Größenordnung]] (Mega-, Giga-, Tera-, …).


Die Einheit ist nach dem französischen Physiker [[Antoine Henri Becquerel]] benannt, der 1903 zusammen mit [[Pierre Curie]] und [[Marie Curie ]] den [[Nobelpreis]] für die Entdeckung der [[Radioaktivität]] erhielt. Das Becquerel wurde 1975 auf dem 15. Treffen der [[Conférence Générale des Poids et Mesures]] als abgeleitete SI-Einheit mit besonderem Namen in das Internationale Einheitensystem aufgenommen.<ref>[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/15/8/ Resolution 8] auf dem 15. Treffen der Conférence Générale des Poids et Mesures 1975 (abgerufen am 3. März 2013).</ref>
Die Einheit ist nach dem französischen Physiker [[Antoine Henri Becquerel]] benannt, der 1903 zusammen mit [[Pierre Curie]] und [[Marie Curie ]] den [[Nobelpreis]] für die Entdeckung der [[Radioaktivität]] erhielt. Das Becquerel wurde 1975 auf dem 15. Treffen der [[Generalkonferenz für Maß und Gewicht]] als abgeleitete SI-Einheit mit besonderem Namen in das Internationale Einheitensystem aufgenommen.<ref name="CGPM-15-8" />
 
== Zusammenhang mit der Halbwertszeit ==
Für eine bestimmte Masse&nbsp;<math>m</math> (in&nbsp;[[Gramm|g]]) eines Isotops mit der [[Molare Masse|molaren Masse]]&nbsp;<math>m_a</math> (in&nbsp;g/[[mol]]) und der [[Halbwertszeit]]&nbsp;<math>T_{1/2}</math> (in&nbsp;[[Sekunde|s]]) errechnet sich die Aktivität&nbsp;<math>A</math> (in Bq) nach der Formel
:<math>A=\frac{m}{m_a}N_A\frac{\ln(2)}{T_{1/2}}</math>; &nbsp; dabei ist <math>N_\mathrm{A} = 6{,}022\;141\;29\;(27) \cdot 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}</math> die [[Avogadro-Konstante]].
 
=== Beispiel ===
Natürliches [[Kalium]] enthält 0,117&nbsp;Gramm pro Kilogramm des radioaktiven Isotops <sup>40</sup>K mit einer Halbwertszeit <math>T_{1/2}</math> von 1,277&nbsp;'''·'''&nbsp;10<sup>9</sup> Jahren = 4,0271472&nbsp;'''·'''&nbsp;10<sup>16</sup> Sekunden und einer molaren Masse <math>m_a</math> von 39,9639987&nbsp;g/mol. Daraus ergibt sich eine Aktivität von 30,346&nbsp;kBq für ein Kilogramm natürliches Kalium. <sup>40</sup>K&nbsp;ist die Hauptquelle natürlicher Radioaktivität in Organismen; das im menschlichen Körper enthaltene Kalium ist verantwortlich für eine Aktivität von 40 bis 60 Bq pro Kilogramm Körpergewicht, das sind bei einem durchschnittlichen Erwachsenen also fast 4000&nbsp;Bq. Die daraus resultierende Belastung mit rund 0,17&nbsp;[[Sievert (Einheit)|mSv]] pro Jahr bedeutet, dass fast 10&nbsp;Prozent der natürlichen [[Strahlenbelastung|radioaktiven Belastung]] in Deutschland (durchschnittlich 2,1&nbsp;mSv pro Jahr) durch körpereigenes Kalium verursacht wird.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.bfs.de/DE/themen/ion/umwelt/lebensmittel/einfuehrung/einfuehrung_node.html |titel=Welche Radionuklide kommen in Nahrungsmitteln vor? |hrsg=[[Bundesamt für Strahlenschutz]] |datum=2016-04-21 |zugriff=2016-06-18}}</ref>


== Bezug zu anderen Einheiten ==
== Bezug zu anderen Einheiten ==
{{Siehe auch|Liste radiometrischer Einheiten}}
{{Siehe auch|Liste strahlenschutzrelevanter Maßeinheiten}}


Die Einheit ''Becquerel'' ersetzt im [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem (SI)]] die alte Einheit für die Aktivität – das ''[[Curie (Einheit)|Curie]]''. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht folgender Zusammenhang:
Die Einheit ''Becquerel'' ersetzt im [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem (SI)]] das ''[[Curie (Einheit)|Curie]]'', das zwar nie Teil des SI war, aber bis 1998<ref>In der 1998 erschienenen 7. Auflage der SI-Broschüre wurde das Curie nur noch als „sonstige Nicht-SI-Einheit“ aufgeführt, in der 6. Auflage von 1991 noch als „temporär zulässig“.</ref> noch als „temporär zugelasse Einheit“ galt. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht folgender Zusammenhang:


: 1&nbsp;Ci = 3,7 · 10<sup>10</sup>&nbsp;Bq  
: 1&nbsp;Ci = 3,7 · 10<sup>10</sup>&nbsp;Bq
: 1&nbsp;Bq = 2,7<span style="text-decoration: overline;">027</span> · 10<sup>−11</sup>&nbsp;Ci
: 1&nbsp;Bq = 2,7<span style="text-decoration: overline;">027</span> · 10<sup>−11</sup>&nbsp;Ci


Außerdem gilt folgender Zusammenhang:
Außerdem gilt folgender Zusammenhang:


: 1&nbsp;Bq = 60&nbsp;dpm (disintegrations per minute, Zerfälle pro Minute)
: 1&nbsp;Bq = 60&nbsp;dpm („disintegrations per minute“, Zerfälle pro Minute)


Die Einheiten [[Rutherford (Einheit)|Rutherford]] (1 rd = 10<sup>6</sup> Bq) und [[Stat (Einheit)|Stat]] (1 Stat = 1,345 · 10<sup>4</sup> Bq) sind weitere veraltete, nicht [[Internationales Einheitensystem|SI]]-konforme Einheiten für die Aktivität.
Die Einheiten [[Rutherford (Einheit)|Rutherford]] (1 rd = 10<sup>6</sup> Bq) und [[Stat (Einheit)|Stat]] (1 Stat = 1,345 · 10<sup>4</sup> Bq) sind weitere veraltete, nicht [[Internationales Einheitensystem|SI]]-konforme Einheiten für die Aktivität.


Eine Beziehung zwischen der Aktivität eines Stoffes und der schädigenden Wirkung für den Menschen ist nicht direkt herstellbar. Die unterschiedlichen Strahlenarten, die bei einem Zerfall auftreten, besitzen unterschiedliche [[Kinetische Energie|kinetische Energien]] und [[Wirkungsquerschnitt]]e, wodurch sie sich in ihren [[Toxizität|toxischen]] Wirkungen unterscheiden. Die [[Energiedosis]] unterschiedlicher [[Ionisierende Strahlung|Strahlungsarten]] wird in der Einheit [[Gray]] angegeben. Um sie hinsichtlich der schädigenden Wirkung ([[relative biologische Wirksamkeit]]) für Organismen besser vergleichen zu können, wird sie mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert, dem [[Strahlungswichtungsfaktor]], die sich ergebende [[Äquivalentdosis]] wird in der Einheit [[Sievert (Einheit)|Sievert]] angegeben. Nur in Sievert angegebene Dosen sind daher ohne Kenntnis der Strahlenart miteinander vergleichbar.  
Auf den ersten Blick scheint das Becquerel identisch mit der Einheit [[Hertz (Einheit)|Hertz]] zu sein, beide sind definiert als s<sup>−1</sup>. Der Unterschied zwischen beiden ist, dass in Becquerel die mittlere Häufigkeit eines zufälligen Ereignisses (wie des radioaktiven Zerfalls), in Hertz hingegen eine nichtzufällige, [[Periodizität|periodische]] Größe (wie die Frequenz einer Radiowelle) gemessen wird.<ref name="SI234" />


Unter bestimmten Bedingungen (bekanntes [[Radionuklid]], bekannte Art der Aufnahme des Strahlers etc.) ist mit Hilfe des [[Dosiskonversionsfaktor]]s eine näherungsweise Ermittlung der Äquivalentdosis aus der Aktivität des aufgenommenen Stoffes (in Becquerel) möglich.
== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="SI234">
{{Internetquelle
|url=https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/
|titel=SI Brochure: The International System of Units (SI), 9. ed.
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<ref name="CGPM-15-8">
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|hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
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|sprache=en
|abruf=2021-04-12
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Hanno Krieger: ''Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes.'' 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0801-1, [https://books.google.de/books?id=K0BQbWxI2hsC&lpg=PA2&pg=PA123&hl=de Kapitel 3.2.1 ''Aktivitätsdefinitionen''].
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</references>


== Einzelnachweise ==
{{Navigationsleiste SI-Einheiten}}
<references />


[[Kategorie:Radiometrische Einheit]]
[[Kategorie:Radioaktivitätseinheit]]
[[Kategorie:Henri Becquerel]]
[[Kategorie:Henri Becquerel]]

Aktuelle Version vom 18. Juli 2021, 13:49 Uhr

Physikalische Einheit
Einheitenname Becquerel

Einheitenzeichen $ \mathrm {Bq} $
Physikalische Größe(n) Aktivität
Formelzeichen $ A;\,a $
Dimension $ {\mathsf {T^{-1}}} $
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten $ \mathrm {1\;Bq={\frac {1}{s}}} $
Benannt nach Henri Becquerel
Abgeleitet von Sekunde

Becquerel [bɛkə'rɛl], Einheitenzeichen Bq, ist die SI-Einheit der Aktivität $ A $ einer bestimmten Menge einer radioaktiven Substanz. Angegeben wird die mittlere Anzahl der Atomkerne, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen:[1]

1 Bq = 1 s−1 (d. h. ein Becquerel entspricht einem radioaktiven Zerfall pro Sekunde)

Da 1 Bq eine extrem geringe Aktivität ist, treten in der Praxis sehr große Zahlenwerte auf. Daher verwendet man oft Vorsätze für die Größenordnung (Mega-, Giga-, Tera-, …).

Die Einheit ist nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel benannt, der 1903 zusammen mit Pierre Curie und Marie Curie den Nobelpreis für die Entdeckung der Radioaktivität erhielt. Das Becquerel wurde 1975 auf dem 15. Treffen der Generalkonferenz für Maß und Gewicht als abgeleitete SI-Einheit mit besonderem Namen in das Internationale Einheitensystem aufgenommen.[2]

Bezug zu anderen Einheiten

Die Einheit Becquerel ersetzt im Internationalen Einheitensystem (SI) das Curie, das zwar nie Teil des SI war, aber bis 1998[3] noch als „temporär zugelasse Einheit“ galt. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht folgender Zusammenhang:

1 Ci = 3,7 · 1010 Bq
1 Bq = 2,7027 · 10−11 Ci

Außerdem gilt folgender Zusammenhang:

1 Bq = 60 dpm („disintegrations per minute“, Zerfälle pro Minute)

Die Einheiten Rutherford (1 rd = 106 Bq) und Stat (1 Stat = 1,345 · 104 Bq) sind weitere veraltete, nicht SI-konforme Einheiten für die Aktivität.

Auf den ersten Blick scheint das Becquerel identisch mit der Einheit Hertz zu sein, beide sind definiert als s−1. Der Unterschied zwischen beiden ist, dass in Becquerel die mittlere Häufigkeit eines zufälligen Ereignisses (wie des radioaktiven Zerfalls), in Hertz hingegen eine nichtzufällige, periodische Größe (wie die Frequenz einer Radiowelle) gemessen wird.[4]

Einzelnachweise

  1. Hanno Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0801-1, Kapitel 3.2.1 Aktivitätsdefinitionen.
  2. Resolution 8 of the 15th CGPM. SI units for ionizing radiation: becquerel. Bureau International des Poids et Mesures, 1975, abgerufen am 12. April 2021 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  3. In der 1998 erschienenen 7. Auflage der SI-Broschüre wurde das Curie nur noch als „sonstige Nicht-SI-Einheit“ aufgeführt, in der 6. Auflage von 1991 noch als „temporär zulässig“.
  4. SI Brochure: The International System of Units (SI), 9. ed. Bureau International des Poids et Mesures, 2019, abgerufen am 12. April 2021 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value))., Kap. 2.3.4, Fußnote d)

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