Radiometrie

Radiometrie ist die Wissenschaft und Technik der Messung von Strahlung. Dazu zählen die elektromagnetische Strahlung, insbesondere die optische Strahlung.^[1] Die optische Radiometrie erweitert die Photometrie in die Messbereiche des Infraroten und Ultravioletten. Außerdem versteht man historisch unter Radiometrie auch die Messung der ionisierenden Strahlung (α, β und γ). Letzteres Fachgebiet ist auch bekannt als Kernstrahlungsmessung bzw. Messung radioaktiver Strahlung.

Allgemein wird Strahlung von einer Strahlungsquelle erzeugt bzw. geht von dieser aus.

Die Anwendungen der Radiometrie finden sich in vielen wissenschaftlichen Bereichen wie der Physik, Astronomie, Geophysik und Radiogeologie.^[2] Das technische Fachgebiet ist die Messtechnik.

Heutzutage versteht man unter Radiometrie meist die Messung optischer oder nichtionisierender Strahlung.^[3][4] Im Zusammenhang mit der Radioaktivität spricht man ebenfalls von der Radiometrie und meint die Messung von Kernstrahlung oder Kernstrahlungsmessung.

Es existieren viele weitere Spezialgebiete, z. B. die Mikrowellenradiometrie^[5], Giga- oder Terahertzradiometrie, Schwarzer Strahler-Radiometrie usw. Radiometrie ist nicht mit Radiologie oder Radiographie zu verwechseln.

Die Radiometrie ist mit der Photometrie („Messung des sichtbaren Lichts“) verwandt und stellt die Erweiterung in die Messbereiche des Infraroten und Ultravioletten dar.^[6] Im Gegensatz zur Photometrie, die optische Größen behandelt, die sich an der Empfindlichkeit des menschlichen Auges orientieren, zielt die Radiometrie auf die Messung der Leistung (Energie pro Zeitspanne), die eine Lichtquelle abgibt oder auf eine gegebene Oberfläche trifft. Dementsprechend basieren die Einheiten sämtlicher elektromagnetischer radiometrischer Größen auf der Einheit Watt (W). Radiometrie misst die Intensität von Strahlung, während die Spektroskopie die spektrale Verteilung von Strahlung analysiert.

Die quantitative Messung von Strahlungsintensitäten erfolgt mit verschiedenen Arten von speziellen Detektoren. Sie wandeln einen Teil der Strahlung in Wärme oder ein elektrisches Signal um, woraus unter anderem auf die Art der strahlenden Oberfläche und ihre Temperatur geschlossen werden kann. Als Vergleich dient oft der theoretisch ideale „schwarze Strahler“ und die für diesen geltenden Strahlungsgesetze.

Um die Eigenschaften von Strahlungsquelle, Empfänger und bestrahltem Material beschreiben zu können, hat man radiometrische Größen definiert. Ihnen entsprechen für sichtbares Licht jeweils photometrische Größen, die die spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges berücksichtigen.

Von den oben genannten optischen Größen werden hauptsächlich Strahlungsfluss, Bestrahlungsstärke und Strahldichte gemessen. Detektoren zur physikalischen Messung der Bestrahlungsstärke heißen generell Radiometer. Ein optischer Radiometer besteht aus der Eingangsoptik (beziehungsweise der Messöffnung/Antenne), dem spektralen Filter, dem eigentlichen Sensor, der zugehörigen Elektronik und dem Anzeigegerät beziehungsweise Display.

Eine Vielzahl von Strahlungsdetektoren existieren zur Messung elektromagnetischer Strahlung im Rahmen der optischen Radiometrie.

Die Messung radioaktiver Strahlung ist eine Fachdisziplin der Ingenieurwissenschaften bzw. der Kerntechnik. Informationen zu Messgeräten für radioaktive Strahlung (auch bekannt als Radiometer) siehe dort und die Literaturangaben zur Kernstrahlungsmesstechnik weiter unten.

Typische Geräte sind z. B. Dosimeter, Geigerzähler, Ionisationskammern, Szintillatoren bzw. Szintillationszähler (vgl. auch Photovervielfacher), Halbleiterdetektoren (z. B. Ge-Detektoren, Si-PIN-Dioden^[7], Si(Li)-Detektor) oder Siliziumdriftdetektor. Siehe auch die Messgeräte, -verfahren und Spektrometer, welche in der Radiochemie Verwendung finden.

Die Gamma-Radiometrie oder genauer die Radiometrische Datierung 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 Nuklide, also ihre spontane Umwandlung in andere chemische Elemente. Die bei Zerfallsprozessen entstehende hochenergetische Gamma-Strahlung hat für jedes Nuklid 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.

Mit der Gammaspektroskopie kann man dagegen die Zusammensetzung von Proben analysieren.

• Farbmessung
• ISO 80000-7
• Strahlenschutz

• Instrumentelle Hilfsmittel der Kernphysik 2/XLV. In: S. Flügge, E. Creutz (Hrsg.): Handbuch der Physik (= Handbuch der Physik. Band XLV). Springer, Berlin 1958 (englisch, archive.org). 
• W. I. Baranow: Radiometrie. Teubner, Leipzig 1959. 
• Hans Hart: Radioaktive Isotope in der Betriebsmesstechnik. 2. Auflage. VEB Verlag Technik, Berlin 1962. 
• V. Kment, A. Kuhn: Technik des Messens radioaktiver Strahlung (= Technisch-Physikalische Monographien. Band 11). Akademische Verlagsgesellschaft, Berlin 1963. 
• Ralph E. Lapp, Howard L. Andrews: Nuclear Radiation Physics (= Prentice-Hall Physics Series). 3rd Auflage. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 1963 (englisch, archive.org). 
• Knut Bächmann: Messung radioaktiver Nuklide (= Kernchemie in Einzeldarstellungen. Band 2). Verlag Chemie, Weinheim 1970. 
• Harald Büker: Theorie und Praxis der Halbleiterdetektoren für Kernstrahlung. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1971, ISBN 978-3-642-80614-8, doi:10.1007/978-3-642-80613-1. 
• Konrad Kleinknecht: Detektoren für Teilchenstrahlung (= Teubner Studienbücher Physik). Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 978-3-8351-0058-9, doi:10.1007/978-3-322-82205-5. 
• Gerhard Lutz: Semiconductor Radiation Detectors. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-71678-5, doi:10.1007/978-3-540-71679-2 (englisch). 
• Glenn F. Knoll: Radiation Detection and Measurement. 4. Auflage. John Wiley, Hoboken, NJ 2010, ISBN 978-0-470-13148-0 (archive.org). 
• Hanno Krieger: Strahlungsmessung und Dosimetrie. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2011, ISBN 978-3-8348-1546-0, doi:10.1007/978-3-8348-8128-1. 

• Allen Stimson: Photometry and Radiometry for Fngineers. John Wiley & Sons, New York 1974, ISBN 978-0-471-82531-9 (englisch, archive.org). 
• Franc Grum, Richard J. Becherer: Radiometry (= Optical Radiation Measurements. Band 1). Academic Press, New York 1979, ISBN 978-0-12-304901-8 (englisch, archive.org). 
• Robert W. Boyd: Radiometry and the Detection of Optical Radiation (= Wiley Series in Pure and Applied Optics). John Wiley & Sons, New York 1983, ISBN 978-0-471-86188-1 (englisch, archive.org). 
• James M. Palmer, Barbara G. Grant: The Art of Radiometry. SPIE, 2009, ISBN 978-0-8194-7245-8, doi:10.1117/3.798237 (englisch). 
• Michael Bass, Optical Society of America (Hrsg.): Handbook of Optics. 3. Auflage. v. 5. McGraw-Hill, New York 2010, ISBN 978-0-07-170160-0 (englisch, mheducation.com – Volume II covers design, fabrications, testing, sources, detectors, radiometry, and photometry.). 
• Willam Ross McCluney: Introduction to Radiometry and Photometry (= Artech House Applied Photonics Series). 2nd Auflage. Artech House, Boston 2014, ISBN 978-1-60807-833-2 (englisch, artechhouse.com). 

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1. ↑ Ekbert Hering, Gert Schönfelder: Radio- und fotometrische Größen. In: Sensoren in Wissenschaft und Technik. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2023, ISBN 978-3-658-39490-5, S. 539–560, doi:10.1007/978-3-658-39491-2_8 (springer.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]). 
2. ↑ Christian Oelsner, Heinz Schubert: Radiometrie. In: Geophysik. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1997, ISBN 978-3-662-07724-5, S. 725–747, doi:10.1007/978-3-662-07723-8_9 (springer.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]). 
3. ↑ James H. Shirley: Radiometry. In: Encyclopedia of Planetary Science. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1997, ISBN 978-0-412-06951-2, S. 682–683, doi:10.1007/1-4020-4520-4_336 (englisch, springer.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]). 
4. ↑ Michael Bukshtab: Photometry, Radiometry, and Measurements of Optical Losses (= Springer Series in Optical Sciences. Band 209). Springer Singapore, Singapore 2019, ISBN 978-981-10-7744-9, doi:10.1007/978-981-10-7745-6 (englisch). 
5. ↑ Hirohiko Masunaga: Microwave Radiometry. In: Satellite Measurements of Clouds and Precipitation: Theoretical Basis. Springer Nature, Singapore 2022, ISBN 978-981-19-2243-5, S. 193–223, doi:10.1007/978-981-19-2243-5_9 (englisch). 
6. ↑ Ekbert Hering, Gert Schönfelder: Radio- und fotometrische Größen. In: Sensoren in Wissenschaft und Technik. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-0169-2, S. 441–460, doi:10.1007/978-3-8348-8635-4_8 (springer.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]). 
7. ↑ K Prabakar, O.K. Sheela, Raghu Ramaiah M, S. Tripura Sundari, Sandip Dhara: Alpha radiation detection using Si PIN diodes. IEEE, 2022, ISBN 978-1-66549-185-3, S. 1–5, doi:10.1109/ICEE56203.2022.10118330 (englisch, ieee.org [abgerufen am 7. Dezember 2025]).