Techniklexikon

radioaktive Markierung

Kernphysik, Methode zur Untersuchung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung von Stoffen und Stoffgemischen, bei der einzelne Komponenten mit Radionukliden, die sich leicht über ihre Strahlung nachweisen lassen, versetzt werden. In diesem Zusammenhang nennt man die Radionuklide auch Radioindikatoren und Radiotracer. Man kann eine Einteilung der Anwendungsmöglichkeiten in drei Komplexe vornehmen: 1) Ermittlung von Zeitabhängigkeiten bei Stofftransportvorgängen, wie Fliessgeschwindigkeiten, Verweilzeiten, hydrodynamisches Verhalten von Materialströmen, Diffusion und Verdampfung. 2) Ermittlung von räumlichen Verteilungen von Nukliden, Elementen, Verbindungen, Materialströmungen usw. wie Homogenitäten, Vermischung und Abwanderung durch Lecks.

3) Ermittlung von mengenmässigen Verteilungen wie Materialbilanzen, Stoffumwandlungen, Verschleiss und Korrosion.

In Abhängigkeit von der Art des Einsatzfalles kann die radioaktive Markierung auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei der Stoss- oder Impulsmarkierung wird der Indikator meist als Puls zugegeben oder durch Aktivierung erzeugt, bei der kontinuierlichen oder Zulaufmarkierung in zeitlich konstanter Menge. Die Verdrängungsmarkierung ist durch sprungartige Unterbrechung gekennzeichnet. Für verfahrenstechnische Untersuchungen werden bevorzugt g-strahlende Indikatoren eingesetzt. In manchen Anwendungen ist das zugegebene Nuklid zunächst inaktiv und wird erst nach Abschluss des Prozesses aktiviert oder angeregt und anschliessend nachgewiesen.

Die Markierung erfolgt durch Zugabe (bei Elementen) oder Einbau (bei Molekülen) von Radionukliden oder von stabilen Isotopen, die sich in ihren relativen Häufigkeiten von der natürlichen Isotopenzusammensetzung deutlich unterscheiden, wobei das seltenere Isotop meist angereichert ist. Die markierten Substanzen verhalten sich hinsichtlich des zu untersuchenden Vorgangs genauso wie unmarkierte Substanzen, d.h. sie sind an allen Veränderungen, die die markierte Substanz erfährt, mitbeteiligt und gestatten so, diese Veränderungsvorgänge zu verfolgen.

Die Nachweisgrenze für radioaktive Nuklide über ihre Strahlung ist sehr niedrig, sie kann bis zu 10^-18 g gehen. In vielen Fällen kommt man bis zu 10^-11 g. Damit ist sie anderen Nachweismethoden weit überlegen. Es genügt meistens, den Radioindikator spurenweise zuzusetzen. Wenn die Radioindikatoren hinreichend kurzlebig sind , ist im Endprodukt keine Radioaktivität mehr vorhanden.

Radionuklide werden dort eingesetzt, wo Untersuchungen direkt am Objekt erforderlich sind, stabile Nuklide, wenn von diesem Element keine oder nur sehr kurzlebige Radiosotope zur Verfügung stehen oder wenn Strahlenschädigungen, z.B. bei Untersuchungen am lebenden Objekt, unbedingt ausgeschlossen werden müssen. In der Biologie oder Medizin können z.B. zur Verfolgung von Stoffwechsel- und Transportvorgängen mit Deuterium (²D), Tritium (³T), Kohlenstoff (¹³C oder ¹⁴C), Stickstoff (¹⁵N), Sauerstoff (¹⁸O), Phosphor (³²P) und Iod (¹³¹I) radioaktive Markierungen vorgenommen werden (Radiopharmazeutika).