Metalle und Strahlung

Zusammenfassung

Seit der Entdeckung der verschiedenen Methoden der Strahlenerzeugung, insbesondere auch der Kernspaltung, ist es möglich geworden, Metalle in Wechselwirkung mit Korpuskel- und Wellenstrahlung unter verschiedenartigen Bedingungen zu beobachten. Im Zusammenhang mit dem Bau von Kernreaktoren wurde von den Metallen eine große Zahl neuer Eigenschaften gefordert. Eine Reihe neuer Legierungsgruppen ist dadurch technisch interessant geworden. Daraus ist ein neues Teilgebiet der Metallkunde entstanden mit der Aufgabe, das Verhalten von Metallen und Legierungen bei Bestrahlung, besonders als Grundlage der Reaktorwerkstoffe, zu untersuchen. Es sind vier Gruppen der Wechselwirkungen von Strahlen mit metallischen Festkörpern zu unterscheiden:

• a) Elektronen oder Atomkern werden durch die von außen kommende Strahlung in einen angeregten Zustand gebracht. Das führt z.B. zur Emission von Röntgenstrahlen durch Beschuß mit Elektronen oder zu Kernabsorption bei der Bestrahlung mit energiearmer γ-Strahlung. Bei diesen schwachen Wechselwirkungen können außerdem elastische Verlagerungen von Atomreihen und Wärmeschwingungen (Phononen) angeregt oder Elektronen emittiert werden (Abschn. 11.1). Die Atomkerne werden jedoch nicht von ihren ursprünglichen Gitterplätzen entfernt (Kap. 3.).

• b) Durch energiereichere Strahlung können Gitterbaufehler entstehen, im einfachsten Fall eine Leerstelle und ein Zwischengitteratom (Frenkel-Paar, Abb. 5.1). Häufig wird das Kristallgitter in komplizierter Weise durch die Verlagerung vieler Atome stärker gestört (Kap. 5).

• c) Unter besonderen Voraussetzungen können Atomkerne das Gitters umgewandelt oder gespalten werden. Das führt dann zu einer großen Zahl von Erscheinungen, die auf der gleichzeitigen Bildung von Legierungselementen, Gasblasen und Gitterbaufehlern durch Bestrahlung beruhen.

• d) Eine neue Legierung entsteht durch Bestrahlung mit Ionen, die in den bestrahlten Stoff eindringen. In Kristallen entstehen auch hier Gitterdefekte.