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Lexikon der Geowissenschaften: Strahlungseinwirkung

Strahlungseinwirkung, durch Bestrahlung mit energiereichen Partikeln erzeugte Kristallbaufehler. Trifft energiereiche Strahlung, wie z.B. Röntgen-, γ- oder Teilchenstrahlung, bestehend aus Elektronen, Neutronen, Protonen oder Ionen auf einen Kristall, dann kommt es zu einer Reihe verschiedener Wechselwirkungen. Man unterscheidet diejenigen Prozesse, die primär mit der Elektronenhülle der Atome wechselwirken, von denjenigen, bei denen ein beträchtlicher Teil der Energie des einfallenden Teilchens in Form von kinetischer Energie auf das Atom durch einen Stoßprozeß übertragen wird. Des weiteren können vor allem Neutronen Kernreaktionen auslösen, als deren Folge neben ionisierender Strahlung sog. Rückstoßkerne mit sehr hoher kinetischer Energie entstehen können. Bei der Wechselwirkung mit der Elektronenhülle kann es zur Photoabsorption und damit zur Ionisation der Atome kommen. Bei Nichtleitern kann dadurch eine geringe Leitfähigkeit induziert werden. Bei der Rekombination dieser elektronischen Störstellen ist es möglich, daß eine für den Festkörper und die ihn aufbauenden Atome charakteristische Lumineszenzstrahlung auftritt.

Der überwiegende Teil der Energie der einfallenden Strahlung wird jedoch in Form von Stoßprozessen als kinetische Energie auf die Atome des Kristalls übertragen. Übersteigt die übertragene Energie einen Schwellwert, die sog. Wigner-Energie, dann wird das gestoßene Atom aus seiner Position bewegt. Bei ausreichendem Energieübertrag kann es selbst zum stoßenden Teilchen („primäres Rückstoßatom”) werden. Ist dies nicht der Fall, entsteht ein Frenkel-Defekt. Fällt die Stoßrichtung des primäres Rückstoßatoms mit einer dichtest gepackten Gittergeraden zusammen, so findet ein fokussierter Energieübertrag von einem Atom auf das nächste entlang der Gittergeraden statt. Diese auf eine Gittergerade fokussierte Energieübertragung wird als Fokussonbezeichnet und kann sich bis auf ca. 100 Gitterabstände erstrecken. Bei etwas höheren Stoßenergien (z.B. ca. 35 eV in Kupfer) wird Materie dadurch transportiert, daß am Ursprungsort des Stoßes eine Leerstelle entsteht, während sich entlang der Geraden n+1 Atome n Positionen teilen. Eine derartige Konfiguration bezeichnet man als Crowdion. Durch die große Anzahl von Frenkel-Defekten, die während des Abbremsens eines hochenergetischen Teilchens erzeugt werden, entsteht am Ende der Verlagerungskaskade eine verdünnte Zone mit sehr hoher Leerstellenkonzentration ( Abb.). [EW]


Strahlungseinwirkung: Überblick über die bei Strahlungseinwirkung von einem primären Rückstoßteilchen erzeugten Kristallbaufehler. Mit ZGA sind Zwischengitteratome bezeichnet. Strahlungseinwirkung:

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