Radiometrie
Radiometrie ist die Wissenschaft von der Messung elektromagnetischer Strahlung und ihre Anwendung in Physik, Astronomie und Geophysik. Sie ist mit der Fotometrie (Lichtmessung) verwandt und stellt ihre Erweiterung in die Bereiche des Infrarot und Ultraviolett, aber auch der Gammastrahlen dar.Die quantitative Messung von Strahlungsintensitäten erfolgt mit verschiedenen Arten von Detektoren. Sie wandeln einen Teil der Strahlung in Wärme oder ein elektrisches Signal um, woraus u.a. auf die Art der strahlenden Oberfläche und ihre Temperatur geschlossen werden kann. Als Vergleich dient oft der theoretisch ideale Strahler (Schwarzer Körper) und seine Strahlungsgesetze.
Um die Eigenschaften von Strahlungsquelle, Empfänger und bestrahltem Material beschreiben zu können, hat man fünf radiometrische Größen definiert. Ihnen entsprechen fünf fotometrische Größen, die wegen der begrenzten Wellenlänge von sichtbarem Licht ihr spektral gewichteter Sonderfall sind.
Die Strahlungsmenge ist die am Detektor in einer bestimmten Zeitspanne eintreffende Energie. Sie wird in Joule (J) gemessen und entspricht in der Fotometrie der Lichtmenge (Lumen x Sekunde).
Der Strahlungsfluss ist die Strahlungsmenge pro Sekunde. Sie wird in Watt (W) gemessen und entspricht dem Lichtstrom in Lumen (lm).
Die Strahlstärke ist der Anteil des Strahlungsflusses, den der strahlende Körper in den Raumwinkel der jeweiligen Richtung abstrahlt. Er wird in Watt/sr gemessen und entspricht der Lichtstärke in der SI-Basiseinheit Candela.
Die Bestrahlungsstärke ist der auf die messende Fläche einfallende Anteil am Strahlungsfluss. Er wird in Watt/m² gemessen und entspricht der Beleuchtungsstärke in Lux.
Als fünfte Größe ist die Strahldichte als Watt/m²/sr definiert. Ihr Licht-Äquivalent ist die Leuchtdichte (Candela pro m²), auf welche das Auge bzw. ein CCD-Sensor reagiert. In beleuchteten Tunneln liegt sie bei 0.1 bis 1 cd/m².
Die Detektoren zur physikalischen Messung von Strahlungsgrößen heißen Radiometer. Von den obgenannten fünf Größen werden hauptsächlich Strahlungsmenge, Bestrahlungsstärke und Strahldichte gemessen.
Ein Radiometer besteht aus der Eingangsoptik (bzw. der Messöffnung), dem spektralen Filter, dem eigentlichen Sensor, der zugehörigen Elektronik und dem Anzeigegerät bzw. Display.
Die Radiometrie von Gammastrahlung ist in der Geophysik und anderen Geowissenschaften eine wichtige Methode zur Bestimmung von Gesteinen und ihrem Stoffgehalt. Grundlage ist die Radioaktivität der in ihnen enthaltenen Isotope, also ihre spontane Umwandlung in andere chemische Elemente. Die bei Zerfallsprozessen entstehende hochenergetische Gamma-Strahlung hat für jedes Isotop eine typische Energieverteilung, das sog. Gammaspektrum. Die quantitative Analyse der natürlichen Isotope (vor allem Uran, Thorium, Kalium 40 und Kohlenstoff 14) erlaubt eine Charakterisierung der Gesteine.
Radiometrische Größen
Radiometer
Gamma-Radiometrie
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