Ionenstrahlen

Ionenstrahlung besteht aus schnell bewegten Ionen, also Atomen oder Molekülen, die nicht ihre gewöhnliche Zahl an Elektronen besitzen und daher elektrisch positiv oder negativ geladen sind. Da die Ionen durch Zusammenstöße mit Atomen ihre Energie schnell verlieren würden, ist zur Ausbreitung von Ionenstrahlung im Allgemeinen ein Vakuum nötig.

Natürlich vorkommende Ionenstrahlungen sind die Kosmische Strahlung, die daneben noch andere Strahlenarten enthält, und die Alphastrahlung.
Künstlich kann Ionenstrahlung durch Erzeugung von Ionen in einer Ionenquelle (z. B. durch eine Gasentladung) und nachfolgende Beschleunigung in einem elektrischen Feld erzeugt werden.

Bei den natürlichen und den meisten künstlichen Ionenstrahlen handelt es sich um positive Ionen, also Atome mit verringerter Elektronenzahl, oft um vollständig ionisierte, also „nackte“ Atomkerne. Negative Ionenstrahlen werden nur selten verwendet, so im Tandembeschleuniger und im H⁻-Zyklotron.

Ionenstrahlung wirkt ihrerseits auf Materie ionisierend, und zwar mit höherer Ionisationsdichte als Elektronen- oder Photonenstrahlung. Dies zeigt sich auch an ihrer hohen biologischen Wirksamkeit (hoher RBW-Faktor).

Ionenstrahlung wird beispielsweise in der physikalischen Forschung zur Auslösung von Kernreaktionen, zu medizinischen Zwecken (Strahlentherapie) und in der Technik zum gezielten Verändern von Materialoberflächen (Aktivierung, Ionenimplantation) genutzt.