Teigiamai įkrautų helio branduolių spinduliuotės dalelių srautas. Atskirų spinduliuotės tipų charakteristikos
Korpuskulinė spinduliuotė - jonizuojanti radiacija, sudarytas iš dalelių, kurių masė kitokia nei nulis.
alfa spinduliuotė - teigiamai įkrautų dalelių srautas (helio atomų branduoliai - 24He), judantis apie 20 000 km/s greičiu. Alfa spinduliai susidaro radioaktyviai irstant didelį eilės skaičių turinčių elementų branduoliams bei vykstant branduolinėms reakcijoms, virsmams. Jų energija svyruoja per 4-9 (2-11) MeV. A-dalelių diapazonas medžiagoje priklauso nuo jų energijos ir nuo medžiagos, kurioje jos juda, pobūdžio. Vidutiniškai diapazonas ore yra 2-10 cm, biologiniame audinyje - keli mikronai. Kadangi a-dalelės yra masyvios ir turi gana didelę energiją, jų kelias materijoje tiesinis , jie sukelia stipriai išreikštą jonizacijos efektą. Specifinė jonizacija yra maždaug 40 000 jonų porų 1 cm bėgimo ore (per visą bėgimo trukmę gali susidaryti iki 250 000 jonų porų). Biologiniame audinyje 1-2 mikronų kelyje taip pat susidaro iki 40 000 porų jonų. Visa energija perduodama kūno ląstelėms, sukeldama jam didelę žalą.
Alfa daleles sulaiko popieriaus lapas ir praktiškai negali prasiskverbti pro išorinį (išorinį) odos sluoksnį, jas sugeria raginis odos sluoksnis. Todėl a-spinduliavimas nėra pavojingas tol, kol radioaktyviosios medžiagos skleidžiančios a dalelės nepateks į kūno vidų per atvirą žaizdą, su maistu ar įkvėptu oru – tada jos tampa itin pavojingas .
beta spinduliuotė - b-dalelių srautas, susidedantis iš elektronų (neigiamai įkrautų dalelių) ir pozitronų (teigiamai įkrautų dalelių). atomų branduoliai jų b-skilimo metu. β dalelių masė absoliučiais dydžiais yra 9,1x10-28 g. Beta dalelės turi vieną elementarų elektros krūvis ir sklinda terpėje nuo 100 tūkst. km/s iki 300 tūkst. km/s (ty iki šviesos greičio), priklausomai nuo spinduliavimo energijos. B dalelių energija svyruoja didelėse ribose. Tai paaiškinama tuo, kad kiekvieno radioaktyviųjų branduolių b-skilimo metu susidariusi energija pasiskirsto tarp dukterinio branduolio, b-dalelių ir neutrinų skirtingais santykiais, o b-dalelių energija gali svyruoti nuo nulio iki tam tikros didžiausios vertės. . Maksimali energija svyruoja nuo 0,015-0,05 MeV (minkšta spinduliuotė) iki 3-13,5 MeV (kieta spinduliuotė).
Kadangi b-dalelės turi krūvį, veikiamos elektrinių ir magnetinių laukų jos nukrypsta nuo tiesinės krypties. Turėdamos labai mažą masę, b-dalelės, susidūrusios su atomais ir molekulėmis, taip pat lengvai nukrypsta nuo pradinės krypties (t.y. yra stipriai išsibarsčiusios). Todėl labai sunku nustatyti beta dalelių kelio ilgį – šis kelias per daug vingiuotas. Rida
b-dalelės dėl to, kad jos turi skirtingą energijos kiekį, taip pat svyruoja. Bėgimo ore ilgis gali siekti
25 cm, o kartais ir kelių metrų. Biologiniuose audiniuose dalelių diapazonas yra iki 1 cm.. Tako kelią įtakoja ir terpės tankis.
Beta dalelių jonizuojanti galia yra daug mažesnė nei alfa dalelių. Jonizacijos laipsnis priklauso nuo greičio: mažesnis greitis – daugiau jonizacijos. 1 cm tako ore susidaro b dalelė
50-100 porų jonų (1000-25 tūkst. porų jonų visą kelią ore). Didelės energijos beta dalelės, per greitai praskriejančios pro branduolį, nespėja sukelti tokio stipraus jonizuojančio poveikio kaip lėtos beta dalelės. Kai energija prarandama, ją sugauna teigiamas jonas, kad susidarytų neutralus atomas, arba atomas, kad susidarytų neigiamas jonas.
neutronų spinduliuotė - spinduliuotė, susidedanti iš neutronų, t.y. neutralios dalelės. Neutronai susidaro branduolinėse reakcijose (sunkiųjų radioaktyviųjų elementų branduolio dalijimosi grandininė reakcija, sunkesnių elementų sintezės iš vandenilio branduolių reakcijos). Neutronų spinduliuotė yra netiesiogiai jonizuojama; jonai susidaro ne veikiant patiems neutronams, o veikiant antrinėms sunkiosioms įkrautoms dalelėms ir gama kvantams, kuriems neutronai perduoda savo energiją. Neutronų spinduliuotė itin pavojinga dėl didelės prasiskverbimo galios (atstumas ore gali siekti kelis tūkstančius metrų). Be to, neutronai gali sukelti (taip pat ir gyvuose organizmuose) stabilių elementų atomus paversti radioaktyviais. Vandenilio turinčios medžiagos (grafitas, parafinas, vanduo ir kt.) yra gerai apsaugotos nuo neutroninės spinduliuotės.
Priklausomai nuo energijos, išskiriami šie neutronai:
1. Itin greiti neutronai, kurių energija 10-50 MeV. Jie susidaro, kai branduoliniai sprogimai ir branduolinių reaktorių eksploatavimą.
2. Greitieji neutronai, jų energija viršija 100 keV.
3. Tarpiniai neutronai – jų energija nuo 100 keV iki 1 keV.
4. Lėti ir šiluminiai neutronai. Lėtųjų neutronų energija neviršija 1 keV. Šiluminių neutronų energija siekia 0,025 eV.
Neutroninė spinduliuotė naudojama neutronų terapijai medicinoje, atskirų elementų ir jų izotopų kiekiui biologinėse terpėse nustatyti ir kt. Medicininėje radiologijoje daugiausia naudojami greitieji ir šiluminiai neutronai, daugiausia naudojamas kalifornis-252, kuris suyra išskirdamas neutronus, kurių vidutinė energija yra 2,3 MeV.
elektromagnetinė radiacija skiriasi savo kilme, energija ir bangos ilgiu. Elektromagnetinė spinduliuotė apima rentgeno spindulius, radioaktyviųjų elementų gama spinduliuotę ir bremsstrahlung, kuris atsiranda, kai stipriai pagreitintos įkrautos dalelės praeina per medžiagą. Matoma šviesa ir radijo bangos taip pat yra elektromagnetinė spinduliuotė, tačiau jos nejonizuoja medžiagos, nes pasižymi didele ilga banga (mažesnis standumas). Energija elektromagnetinis laukas skleidžiami ne nuolat, o atskiromis porcijomis – kvantais (fotonais). Todėl elektromagnetinė spinduliuotė yra kvantų arba fotonų srautas.
Rentgeno spinduliuotė. Rentgeno spindulius 1895 m. atrado Vilhelmas Konradas Rentgenas. Rentgeno spinduliai yra kvantiniai elektromagnetinė radiacija kurių bangos ilgis yra 0,001–10 nm. Spinduliuotė, kurios bangos ilgis viršija 0,2 nm, sąlyginai vadinama „minkšta“ rentgeno spinduliuote, o iki 0,2 nm – „kieta“. Bangos ilgis – atstumas, per kurį spinduliuotė sklinda per vieną svyravimo periodą. Rentgeno spinduliuotė, kaip ir bet kuri elektromagnetinė spinduliuotė, sklinda šviesos greičiu – 300 000 km/s. Rentgeno spinduliuotės energija paprastai neviršija 500 keV.
Yra bremsstrahlung ir būdingi rentgeno spinduliai. Bremsstrahlung atsiranda, kai greiti elektronai lėtėja atomų branduolio elektrostatiniame lauke (ty elektronams sąveikaujant su atomų branduoliais). Kai šalia branduolio praeina didelės energijos elektronas, pastebima elektrono sklaida (lėtėjimas). Elektrono greitis mažėja, o dalis jo energijos išspinduliuojama kaip fotonas.
Būdingi rentgeno spinduliai atsiranda, kai greiti elektronai prasiskverbia giliai į atomą ir yra išmušami iš vidinių lygių (K, L ir net M). Atomas sužadinamas ir tada grįžta į pradinę būseną. Šiuo atveju elektronai iš išorinių lygių užpildo vidiniuose lygiuose esančias laisvas vietas ir tokiu atveju būdingos spinduliuotės fotonai išspinduliuojami su energija. vienodas skirtumas sužadintos ir pagrindinės būsenos atomo energija (ne didesnė kaip 250 keV). Tie. būdinga spinduliuotė atsiranda persitvarkius atomų elektronų apvalkalams. Įvairių atomų perėjimų metu iš sužadintos būsenos į nesužadintą būseną energijos perteklius taip pat gali išsiskirti matomos šviesos, infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių pavidalu. Nes rentgeno spinduliai turi trumpą bangos ilgį ir mažiau absorbuojami į medžiagą, jie turi didesnę prasiskverbimo galią.
Gama spinduliuotė Tai yra branduolinė spinduliuotė. Jį išskiria atomų branduoliai natūralių dirbtinių radionuklidų alfa ir beta skilimo metu tais atvejais, kai dukteriniame branduolyje randamas energijos perteklius, kurio nepagauna korpuskulinė spinduliuotė (alfa ir beta dalelės). Šis energijos perteklius akimirksniu parodomas gama kvantų pavidalu. Tie. Gama spinduliuotė yra elektromagnetinių bangų (kvantų) srautas, kuris skleidžiamas proceso metu radioaktyvusis skilimas pasikeitus branduolių energetinei būsenai. Be to, pozitrono ir elektrono antihiliacijos metu susidaro gama kvantai. Pagal savybes gama spinduliuotė yra artima rentgeno spinduliams, tačiau turi didesnį greitį ir energiją. Sklidimo greitis vakuume lygus šviesos greičiui – 300 000 km/s. Kadangi gama spinduliai neturi krūvio, elektros ir magnetiniai laukai nenukrypti, sklindant tiesia linija ir tolygiai visomis kryptimis nuo šaltinio. Gama spinduliuotės energija svyruoja nuo dešimčių tūkstančių iki milijonų elektronų voltų (2-3 MeV), retai pasiekia 5-6 MeV (taigi vidutinė gama spindulių energija, susidaranti irstant kobaltui-60, yra 1,25 MeV). Gama spinduliuotės srauto sudėtis apima įvairių energijų kvantus. Žlugus 131 m
Apsaugos laipsnis priklauso nuo prasiskverbiančios spinduliuotės energijos ir absorberio savybių. Skydo storis lygus dalelės vidutiniam laisvam keliui. Norint ištirti alfa dalelių prasiskverbimą į medžiagą, apskaičiuojami šie kiekiai:Empirinė formulė vidutinei oro ridai normaliomis sąlygomis apskaičiuoti yra tokia:
4Mev< Е α < 7 МэВ
Vidutinis alfa dalelių diapazonas medžiagoje
(Braggo formulė)
su žinomu absorbuojančios medžiagos atominiu numeriu
su žinomu alfa dalelių diapazonu ore su ta pačia energija
Beta dalelės yra elektronų ir pozitronų srautas. Jie turi tą patį krūvį ir masę. Tačiau įkrovos ženklas yra kitoks. Be to, vidutinė elektronų gyvavimo trukmė yra be galo ilga, pozitronams – 10 -9 s. Kai jie sunaikinami, jie sudaro du gama spindulius: . Dirbtinių ir natūralių radionuklidų dalelių energija yra nuo 0 iki 10 MeV. Beta dalelių energijos pasiskirstymas vadinamas beta spektru. Beta dalelių skaičiaus priklausomybė, praeinant per medžiagos sluoksnį, priklauso nuo beta dalelių energijos ir absorberio storio (3- esant minimaliam absorberio storiui):
E β |
Radiacijos nuostoliai stabdant |
Jonizacijos praradimas |
Branduolinės reakcijos |
(0,15<Е β <0,8 МэВ)
(0,8<Е β <3 МэВ)
(E β > 0,5 MeV) (E β<0,5 МэВ)
Jei absorberio storis yra daug mažesnis už didžiausią diapazoną, srauto tankis susilpnėja pagal eksponentinį dėsnį:
F (x) \u003d F apie exp (-μx),
čia x yra absorberio storis, ; μ-masės koeficientas p
Keisti |
Lapas |
Dokumento Nr. |
Parašas |
data |
Lapas |
3AES-6.12 PR-2 |
Dalelių, perėjusių per absorberio sluoksnį, skaičius mažėja didėjant absorberio storiui x pagal dėsnį.
Straipsnio naršymas:
Radiacija ir radioaktyviosios spinduliuotės rūšys, radioaktyviosios (jonizuojančiosios) spinduliuotės sudėtis ir pagrindinės charakteristikos. Spinduliuotės poveikis medžiagai.
Kas yra radiacija
Pirma, apibrėžkime, kas yra spinduliuotė:
Medžiagos skilimo ar jos sintezės procese atomo elementai (protonai, neutronai, elektronai, fotonai) išmetami, kitaip galima sakyti atsiranda spinduliuotėšie elementai. Toks spinduliavimas vadinamas jonizuojanti radiacija ar kas dažniau radiacija, ar dar lengviau radiacija . Jonizuojanti spinduliuotė taip pat apima rentgeno ir gama spindulius.
Radiacija - tai įkrautų elementariųjų dalelių elektronų, protonų, neutronų, helio atomų arba fotonų ir miuonų pavidalo išskyrimo procesas. Spinduliuotės tipas priklauso nuo to, kuris elementas skleidžiamas.
Jonizacija- yra teigiamai arba neigiamai įkrautų jonų arba laisvųjų elektronų susidarymo procesas iš neutraliai įkrautų atomų ar molekulių.
Radioaktyvioji (jonizuojanti) spinduliuotė galima suskirstyti į keletą tipų, priklausomai nuo elementų, iš kurių jis susideda, tipo. Įvairių tipų spinduliuotę sukelia skirtingos mikrodalelės, todėl jos turi skirtingą energetinį poveikį medžiagai, skirtingą gebėjimą prasiskverbti pro ją ir dėl to skirtingą biologinį radiacijos poveikį.
Alfa, beta ir neutronų spinduliuotė– Tai spinduliai, susidedantys iš įvairių atomų dalelių.
Gama ir rentgeno spinduliai yra energijos išmetimas.
alfa spinduliuotė
- skleidžiama: du protonai ir du neutronai
- prasiskverbimo galia: žemas
- šaltinio ekspozicija: iki 10 cm
- radiacijos greitis: 20 000 km/s
- jonizacija: 30 000 porų jonų 1 cm bėgimo
- aukštas
Alfa (α) spinduliuotė atsiranda dėl nestabilios skilimo izotopų elementai.
alfa spinduliuotė- tai sunkiųjų, teigiamai įkrautų alfa dalelių, kurios yra helio atomų (dviejų neutronų ir dviejų protonų) branduoliai, spinduliavimas. Alfa dalelės išsiskiria irstant sudėtingesniems branduoliams, pavyzdžiui, skylant urano, radžio ir torio atomams.
Alfa dalelės turi didelę masę ir išspinduliuojamos gana mažu, vidutiniškai 20 000 km/s greičiu, o tai yra apie 15 kartų mažiau nei šviesos greitis. Kadangi alfa dalelės yra labai sunkios, sąlyčio su medžiaga dalelės susiduria su šios medžiagos molekulėmis, pradeda su jomis sąveikauti, prarasdamos savo energiją, todėl šių dalelių prasiskverbimo galia nėra didelė ir net paprastas lakštas. popierius gali juos laikyti.
Tačiau alfa dalelės turi daug energijos ir, sąveikaudamos su medžiaga, sukelia reikšmingą jos jonizaciją. O gyvo organizmo ląstelėse, be jonizacijos, alfa spinduliuotė ardo audinius, todėl gyvoms ląstelėms daroma įvairių pažeidimų.
Iš visų spinduliuotės rūšių alfa spinduliuotė turi mažiausią prasiskverbimo galią, tačiau gyvų audinių švitinimo šios rūšies spinduliuote pasekmės yra sunkiausios ir reikšmingiausios, palyginti su kitomis spinduliuotės rūšimis.
Alfa spinduliuotės pavidalo spinduliuotės poveikis gali atsirasti, kai radioaktyvieji elementai patenka į kūną, pavyzdžiui, su oru, vandeniu ar maistu, taip pat per įpjovimus ar žaizdas. Patekę į kūną, šie radioaktyvieji elementai kraujotaka pernešami visame kūne, kaupiasi audiniuose ir organuose, darydami jiems galingą energetinį poveikį. Kadangi kai kurių tipų radioaktyvieji izotopai, skleidžiantys alfa spinduliuotę, turi ilgą tarnavimo laiką, patekę į organizmą gali sukelti rimtų pokyčių ląstelėse ir sukelti audinių degeneraciją bei mutacijas.
Radioaktyvieji izotopai iš tikrųjų savaime nepasišalina iš organizmo, todėl patekę į organizmą ilgus metus apšvitins audinius iš vidaus, kol sukels rimtus pokyčius. Žmogaus organizmas nesugeba neutralizuoti, apdoroti, pasisavinti ar panaudoti daugumos į organizmą patekusių radioaktyviųjų izotopų.
neutronų spinduliuotė
- skleidžiama: neutronų
- prasiskverbimo galia: aukštas
- šaltinio ekspozicija: kilometrų
- radiacijos greitis: 40 000 km/s
- jonizacija: nuo 3000 iki 5000 porų jonų 1 cm bėgimo
- Biologinis radiacijos poveikis: aukštas
neutronų spinduliuotė– Tai žmogaus sukurta spinduliuotė, kuri atsiranda įvairiuose branduoliniuose reaktoriuose ir per atominius sprogimus. Taip pat neutroninę spinduliuotę skleidžia žvaigždės, kuriose vyksta aktyvios termobranduolinės reakcijos.
Neturėdama krūvio, neutronų spinduliuotė, susidūrusi su medžiaga, silpnai sąveikauja su atomų elementais atominiame lygmenyje, todėl turi didelę skverbimosi galią. Neutronų spinduliuotę galima sustabdyti naudojant medžiagas, kuriose yra daug vandenilio, pavyzdžiui, vandens talpyklą. Be to, neutronų spinduliuotė prasiskverbia per polietileną.
Neutronų spinduliuotė, praeinanti per biologinius audinius, daro didelę žalą ląstelėms, nes turi didelę masę ir didesnį greitį nei alfa spinduliuotė.
beta spinduliuotė
- skleidžiama: elektronai arba pozitronai
- prasiskverbimo galia: vidutinis
- šaltinio ekspozicija: iki 20 m
- radiacijos greitis: 300 000 km/s
- jonizacija: nuo 40 iki 150 porų jonų 1 cm bėgimo
- Biologinis radiacijos poveikis: vidutinis
Beta (β) spinduliuotė atsiranda transformuojant vieną elementą į kitą, o procesai vyksta pačiame medžiagos atomo branduolyje, pasikeitus protonų ir neutronų savybėms.
Naudojant beta spinduliuotę, neutronas paverčiamas protonu arba protonas neutronu, šios transformacijos metu, priklausomai nuo transformacijos tipo, išspinduliuojamas elektronas arba pozitronas (elektrono antidalelė). Skleidžiamų elementų greitis artėja prie šviesos greičio ir yra maždaug lygus 300 000 km/s. Išskiriami elementai vadinami beta dalelėmis.
Turėdama iš pradžių didelį spinduliavimo greitį ir mažus skleidžiamų elementų matmenis, beta spinduliuotė turi didesnę prasiskverbimo galią nei alfa spinduliuotė, tačiau turi šimtus kartų mažesnę galimybę jonizuoti medžiagą, palyginti su alfa spinduliuote.
Beta spinduliuotė lengvai prasiskverbia per drabužius ir iš dalies per gyvus audinius, tačiau prasiskverbdama per tankesnes materijos struktūras, pavyzdžiui, per metalą, ji pradeda intensyviau su ja sąveikauti ir praranda didžiąją dalį energijos, perduodama ją materijos elementams. Kelių milimetrų metalinis lakštas gali visiškai sustabdyti beta spinduliuotę.
Jei alfa spinduliuotė pavojinga tik tiesiogiai kontaktuojant su radioaktyviuoju izotopu, tai beta spinduliuotė, priklausomai nuo jos intensyvumo, jau kelių dešimčių metrų atstumu nuo spinduliuotės šaltinio gali padaryti didelę žalą gyvam organizmui.
Jei beta spinduliuotę skleidžiantis radioaktyvusis izotopas patenka į gyvo organizmo vidų, jis kaupiasi audiniuose ir organuose, darydamas jiems energetinį poveikį, dėl kurio keičiasi audinių struktūra ir ilgainiui padaroma didelė žala.
Kai kurie radioaktyvieji izotopai su beta spinduliuote turi ilgą skilimo periodą, tai yra, patekę į organizmą, apšvitina jį metų metus, kol sukels audinių degeneraciją ir dėl to vėžį.
Gama spinduliuotė
- skleidžiama: energija fotonų pavidalu
- prasiskverbimo galia: aukštas
- šaltinio ekspozicija: iki šimtų metrų
- radiacijos greitis: 300 000 km/s
- jonizacija:
- Biologinis radiacijos poveikis: žemas
Gama (γ) spinduliuotė- tai energinga elektromagnetinė spinduliuotė fotonų pavidalu.
Gama spinduliuotė lydi materijos atomų irimo procesą ir pasireiškia spinduliuojamos elektromagnetinės energijos pavidalu fotonų pavidalu, išsiskiriančių pasikeitus atomo branduolio energetinei būklei. Gama spinduliai sklinda iš branduolio šviesos greičiu.
Kai įvyksta radioaktyvus atomo skilimas, tada iš kai kurių medžiagų susidaro kiti. Naujai susidarančių medžiagų atomas yra energetiškai nestabilios (sužadintos) būsenos. Veikdami vieni kitus, neutronai ir protonai branduolyje patenka į būseną, kai sąveikos jėgos yra subalansuotos, o energijos perteklių atomas išskiria gama spinduliuotės pavidalu.
Gama spinduliuotė turi didelę prasiskverbimo galią ir lengvai prasiskverbia per drabužius, gyvus audinius ir šiek tiek sunkiau per tankias medžiagos, pavyzdžiui, metalo, struktūras. Norint sustabdyti gama spinduliuotę, reikės didelio plieno arba betono storio. Tačiau tuo pačiu metu gama spinduliuotė turi šimtą kartų silpnesnį poveikį medžiagai nei beta spinduliuotė ir dešimtis tūkstančių kartų silpnesnė nei alfa spinduliuotė.
Pagrindinis gama spinduliuotės pavojus yra jos gebėjimas įveikti didelius atstumus ir paveikti gyvus organizmus kelių šimtų metrų atstumu nuo gama spinduliuotės šaltinio.
rentgeno spinduliuotė
- skleidžiama: energija fotonų pavidalu
- prasiskverbimo galia: aukštas
- šaltinio ekspozicija: iki šimtų metrų
- radiacijos greitis: 300 000 km/s
- jonizacija: nuo 3 iki 5 porų jonų 1 cm bėgimo
- Biologinis radiacijos poveikis: žemas
rentgeno spinduliuotė- tai energinga elektromagnetinė spinduliuotė fotonų pavidalu, atsirandanti dėl elektrono perėjimo atomo viduje iš vienos orbitos į kitą.
Rentgeno spinduliuotė savo veikimu panaši į gama spinduliuotę, tačiau turi mažesnę prasiskverbimo galią, nes turi ilgesnį bangos ilgį.
Įvertinus įvairias radioaktyviosios spinduliuotės rūšis, akivaizdu, kad radiacijos sąvoka apima visiškai skirtingus spinduliuotės tipus, kurie turi skirtingą poveikį medžiagai ir gyviems audiniams, nuo tiesioginio elementariųjų dalelių (alfa, beta ir neutronų spinduliuotės) bombardavimo iki energijos poveikio gama ir rentgeno spindulių forma.išgydyti.
Kiekviena iš minėtų spindulių yra pavojinga!
Palyginamoji lentelė su įvairių tipų spinduliuotės charakteristikomis
charakteristika | Radiacijos tipas | ||||
alfa spinduliuotė | neutronų spinduliuotė | beta spinduliuotė | Gama spinduliuotė | rentgeno spinduliuotė | |
spinduliavo | du protonai ir du neutronai | neutronų | elektronai arba pozitronai | energija fotonų pavidalu | energija fotonų pavidalu |
skvarbi galia | žemas | aukštas | vidutinis | aukštas | aukštas |
šaltinio ekspozicija | iki 10 cm | kilometrų | iki 20 m | šimtus metrų | šimtus metrų |
radiacijos greitis | 20 000 km/s | 40 000 km/s | 300 000 km/s | 300 000 km/s | 300 000 km/s |
jonizacija, garai 1 cm bėgimo | 30 000 | nuo 3000 iki 5000 | nuo 40 iki 150 | nuo 3 iki 5 | nuo 3 iki 5 |
biologinis radiacijos poveikis | aukštas | aukštas | vidutinis | žemas | žemas |
Kaip matyti iš lentelės, priklausomai nuo spinduliuotės tipo, tokio paties intensyvumo spinduliuotė, pavyzdžiui, 0,1 Rentgeno, turės skirtingą naikinamąjį poveikį gyvo organizmo ląstelėms. Siekiant atsižvelgti į šį skirtumą, buvo įvestas koeficientas k, kuris atspindi gyvų objektų radioaktyviosios spinduliuotės poveikio laipsnį.
koeficientas k | |
Spinduliuotės tipas ir energijos diapazonas | Svorio daugiklis |
Fotonai visos energijos (gama spinduliuotė) | 1 |
Elektronai ir miuonai visos energijos (beta spinduliuotė) | 1 |
neutronai su energija < 10 КэВ (нейтронное излучение) | 5 |
Neutronai nuo 10 iki 100 keV (neutroninė spinduliuotė) | 10 |
Neutronai nuo 100 keV iki 2 MeV (neutroninė spinduliuotė) | 20 |
Neutronai nuo 2 MeV iki 20 MeV (neutroninė spinduliuotė) | 10 |
Neutronai> 20 MeV (neutroninė spinduliuotė) | 5 |
Protonai kurių energija > 2 MeV (išskyrus atatrankos protonus) | 5 |
alfa dalelių, dalijimosi fragmentai ir kiti sunkieji branduoliai (alfa spinduliuotė) | 20 |
Kuo didesnis „koeficientas k“, tuo pavojingesnis tam tikros rūšies spinduliuotės poveikis gyvo organizmo audiniams.
Vaizdo įrašas:
Žodis „radiacija“ turi lotyniškas šaknis. Spindulys lotyniškai reiškia ray. Apskritai radiacija reiškia visą natūralią spinduliuotę. Tai radijo bangos, ultravioletiniai spinduliai, alfa spinduliuotė, netgi įprasta šviesa. Kai kurios spinduliuotės yra kenksmingos, kitos gali tapti net naudingos.
Išsilavinimas
Alfa dalelių atsiradimą palengvina branduolio alfa skilimas, branduolinės reakcijos arba visiška helio-4 atomų jonizacija. Pirminius kosminius spindulius daugiausia sudaro alfa dalelės.
Iš esmės tai yra pagreitinti helio branduoliai iš tarpžvaigždinių dujų srautų. Kai kurios dalelės atrodo kaip lustai iš sunkesnių kosminių spindulių branduolių. Taip pat juos galima gauti naudojant įkrautų dalelių greitintuvą.
Charakteristika
Alfa spinduliuotė yra jonizuojančiosios spinduliuotės rūšis. Tai teigiamai įkrautų sunkiųjų dalelių srautas, judantis apie 20 000 km/s greičiu ir turintis pakankamai energijos. Pagrindiniai tokio tipo spinduliuotės šaltiniai yra radioaktyvūs medžiagų izotopai, kurie dėl atominių ryšių silpnumo turi skilimo savybių. Šis skilimas prisideda prie alfa dalelių išmetimo.
Pagrindinis šios spinduliuotės bruožas yra labai maža prasiskverbimo galia. Tuo jis skiriasi nuo kitų branduolinės spinduliuotės rūšių. Tai išplaukia iš jų didžiausių jonizuojančių gebėjimų. Tačiau kiekvienam jonizacijos veiksmui sunaudojama tam tikra energija.
Sunkiųjų įkrautų dalelių sąveika dažniau vyksta su atominiais elektronais, todėl jos beveik nenukrypsta nuo pradinės judėjimo krypties. Remiantis tuo, dalelių kelias matuojamas kaip tiesioginis atstumas nuo pačių dalelių šaltinio iki taško, kuriame jos sustoja.
Alfa dalelių diapazonas matuojamas medžiagos ilgio arba paviršiaus tankio vienetais. Ore tokio bėgimo dydis gali siekti 3 – 11 cm, o skystoje ar kietoje terpėje – tik šimtąsias milimetro dalis.
Žmogaus poveikis
Dėl labai aktyvios atomų jonizacijos alfa dalelės greitai praranda energiją. Todėl neužtenka net prasiskverbti į negyvą odos sluoksnį. Tai sumažina radiacijos poveikio riziką iki nulio. Bet jei dalelės buvo pagamintos naudojant greitintuvą, jos taps didelės energijos.
Pagrindinį pavojų kelia dalelės, atsiradusios radionuklidų alfa skilimo procese. Jiems patekus į organizmą pakanka net mikroskopinės dozės, kad sukeltų ūmią spindulinę ligą. Ir labai dažnai ši liga baigiasi mirtimi.
Poveikis elektroninei įrangai
Alfa dalelės puslaidininkiuose sukuria elektronų skylių poras. Tai gali sukelti puslaidininkinių įrenginių veikimo sutrikimus. Siekiant išvengti nepageidaujamų pasekmių mikroschemų gamybai, naudojamos mažo alfa aktyvumo medžiagos.
Aptikimas
Norint sužinoti, ar yra alfa spinduliuotės ir kokios vertės, būtina ją aptikti ir išmatuoti. Šiems tikslams yra detektoriai – dalelių skaitikliai. Šie prietaisai registruoja ir pačias daleles, ir atskirus atomų branduolius, nustato jų charakteristikas. Garsiausias detektorius yra Geigerio skaitiklis.
Apsauga nuo alfa dalelių
Dėl mažos alfa spinduliuotės prasiskverbimo galios jis yra gana saugus. Žmogaus organizmą jis veikia tik ypatingai arti spinduliuotės šaltinio. Apsisaugoti pakanka popieriaus lapo, guminių pirštinių, plastikinių akinių.
Būtina sąlyga turėtų būti respiratoriaus buvimas. Pagrindinis pavojus – dalelių patekimas į organizmą, todėl kvėpavimo takus reikia saugoti ypač atsargiai.
Alfa spinduliuotės privalumai
Šios rūšies spinduliuotės naudojimas medicinoje vadinamas alfa terapija. Jame naudojami su alfa spinduliuote gauti izotopai – radonas, toronas, kurių gyvavimo laikas trumpas.
Taip pat sukurtos specialios procedūros, kurios teigiamai veikia gyvybines žmogaus organizmo sistemas, taip pat turi analgetinį ir priešuždegiminį poveikį. Tai radono vonios, alfa-radioaktyvūs kompresai, radono prisotinto oro įkvėpimas. Šiuo atveju alfa spinduliuotė yra naudingas radioaktyvumas.
Britų gydytojai sėkmingai eksperimentuoja su naujais vaistais, kuriuose naudojamas alfa dalelių poveikis. Eksperimentas buvo atliktas su 992 pacientais, kurių prostata buvo pažeista išplitusio vėžio. Dėl to mirtingumas sumažėjo 30%.
Mokslininkų išvados rodo, kad alfa dalelės yra saugios pacientams. Jie taip pat yra efektyvesni už dažniausiai naudojamas beta daleles. Be to, jų poveikis yra tikslesnis, o vėžio ląstelei sunaikinti reikia ne daugiau kaip trijų smūgių. Beta dalelės pasiekia tą patį efektą po kelių tūkstančių paspaudimų.
Radiacijos šaltiniai
Aktyviai besivystanti civilizacija aktyviai teršia aplinką. Urano pramonės objektai, branduoliniai reaktoriai, radiochemijos pramonės įmonės, radioaktyviųjų atliekų laidojimo įrenginiai prisideda prie mus supančios erdvės radioaktyviosios taršos.
Taip pat, naudojant radionuklidus šalies ūkio objektuose, galima ir alfa bei kitų rūšių spinduliuote. Kosminiai tyrimai ir radioizotopų laboratorijų tinklai taip pat padidina spinduliuotę prie jų bendros masės.
Jonizuojanti spinduliuotė (toliau – IR) – tai spinduliuotė, kurios sąveika su medžiaga lemia atomų ir molekulių jonizaciją, t.y. ši sąveika veda prie atomo sužadinimo ir atskirų elektronų (neigiamai įkrautų dalelių) atsiskyrimo nuo atomų apvalkalų. Dėl to, netekęs vieno ar daugiau elektronų, atomas virsta teigiamai įkrautu jonu – įvyksta pirminė jonizacija. AI apima elektromagnetinę spinduliuotę (gama spinduliuotę) ir įkrautų bei neutralių dalelių srautus – korpuskulinę spinduliuotę (alfa spinduliuotę, beta spinduliuotę ir neutroninę spinduliuotę).
alfa spinduliuotė reiškia korpuskulinę spinduliuotę. Tai sunkiųjų teigiamai įkrautų a-dalelių (helio atomų branduolių) srautas, atsirandantis dėl sunkiųjų elementų, tokių kaip uranas, radis ir toris, atomų skilimo. Kadangi dalelės yra sunkios, alfa dalelių diapazonas medžiagoje (tai yra kelias, kuriuo jos gamina jonizaciją) pasirodo labai trumpas: šimtosios milimetro dalys biologinėje terpėje, 2,5–8 cm ore. Taigi įprastas popieriaus lapas arba išorinis negyvas odos sluoksnis gali išlaikyti šias daleles.
Tačiau alfa daleles išskiriančios medžiagos yra ilgaamžės. Tokių medžiagų patekus į organizmą su maistu, oru ar per žaizdas, jos per kraują pernešamos visame kūne, nusėdusios organuose, atsakinguose už medžiagų apykaitą ir kūno apsaugą (pavyzdžiui, blužnyje ar limfmazgiuose), taip sukeldami vidinę kūno apšvitą . Tokio vidinio organizmo poveikio pavojus yra didelis, nes. šios alfa dalelės sukuria labai daug jonų (iki kelių tūkstančių jonų porų 1 mikrono kelyje audiniuose). Jonizacija savo ruožtu sukelia daugybę tų cheminių reakcijų, kurios vyksta medžiagoje, ypač gyvuose audiniuose, ypatybių (stiprių oksidantų, laisvo vandenilio ir deguonies susidarymo ir kt.).
beta spinduliuotė(beta spinduliai arba beta dalelių srautas) taip pat reiškia korpuskulinį spinduliuotės tipą. Tai elektronų (β-spinduliuotė, o dažniau tiesiog β-spinduliuotė) arba pozitronų (β+-spinduliuotė) srautas, išsiskiriantis kai kurių atomų branduolių radioaktyvaus beta skilimo metu. Elektronai arba pozitronai susidaro branduolyje atitinkamai transformuojant neutroną į protoną arba protoną į neutroną.
Elektronai yra daug mažesni už alfa daleles ir gali giliai prasiskverbti į medžiagą (kūną) 10–15 centimetrų (palyginkite su alfa dalelių šimtosiomis milimetro dalimis). Praeidama per medžiagą, beta spinduliuotė sąveikauja su jos atomų elektronais ir branduoliais, eikvodama tam savo energiją ir sulėtindama judėjimą, kol visiškai sustoja. Dėl šių savybių pakanka turėti atitinkamo storio organinio stiklo ekraną, kuris apsaugotų nuo beta spinduliuotės. Beta spinduliuotės panaudojimas medicinoje paviršinei, intersticinei ir intracavitarinei spindulinei terapijai pagrįstas tomis pačiomis savybėmis.
neutronų spinduliuotė- kito tipo korpuskulinė spinduliuotė. Neutronų spinduliuotė – tai neutronų (elementariųjų dalelių, neturinčių elektros krūvio) srautas. Neutronai neturi jonizuojančio poveikio, tačiau labai reikšmingas jonizuojantis poveikis atsiranda dėl tamprios ir neelastingos sklaidos ant medžiagos branduolių.
Neutronų apšvitintos medžiagos gali įgyti radioaktyviųjų savybių, tai yra gauti vadinamąjį indukuotą radioaktyvumą. Neutronų spinduliuotė susidaro veikiant elementariųjų dalelių greitintuvams, branduoliniuose reaktoriuose, pramoniniuose ir laboratoriniuose įrenginiuose, branduolinių sprogimų metu ir kt. Neutronų spinduliuotė turi didžiausią prasiskverbimo galią. Geriausia apsauga nuo neutroninės spinduliuotės yra vandenilio turinčios medžiagos.
Gama spinduliuotė ir rentgeno spinduliai yra susiję su elektromagnetine spinduliuote.
Esminis skirtumas tarp šių dviejų spinduliuotės tipų slypi jų atsiradimo mechanizme. Rentgeno spinduliuotė yra ne branduolinės kilmės, gama spinduliuotė yra branduolių irimo produktas.
Rentgeno spinduliuotė, kurią 1895 m. atrado fizikas Rentgenas. Tai nematoma spinduliuotė, kuri gali prasiskverbti, nors ir skirtingu laipsniu, į visas medžiagas. Rodo elektromagnetinę spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra nuo - nuo 10 -12 iki 10 -7. Rentgeno spindulių šaltinis yra rentgeno vamzdis, kai kurie radionuklidai (pavyzdžiui, beta spinduliai), greitintuvai ir elektronų saugojimo įrenginiai (sinchrotroninė spinduliuotė).
Rentgeno vamzdelis turi du elektrodus – katodą ir anodą (atitinkamai neigiamus ir teigiamus elektrodus). Kai katodas kaitinamas, atsiranda elektronų emisija (elektronų emisijos reiškinys kietos arba skysčio paviršiumi). Iš katodo skleidžiami elektronai yra pagreitinami elektrinio lauko ir atsitrenkia į anodo paviršių, kur jie staigiai sulėtėja, todėl atsiranda rentgeno spinduliuotė. Rentgeno spinduliai, kaip ir matoma šviesa, pajuoduoja fotojuostos. Tai yra viena iš jo savybių, svarbiausia medicinai, kad tai yra prasiskverbianti spinduliuotė, todėl jos pagalba pacientas gali būti apšviestas. skirtingo tankio audiniai skirtingai sugeria rentgeno spindulius – tuomet galime labai anksti diagnozuoti daugybę vidaus organų ligų rūšių.
Gama spinduliuotė yra intrabranduolinės kilmės. Atsiranda radioaktyviųjų branduolių irimo metu, branduoliams pereinant iš sužadintos būsenos į pagrindinę būseną, greitai įkraunamų dalelių sąveikos su medžiaga metu, anihiliuojant elektronų-pozitronų poras ir kt.
Didelę gama spinduliuotės prasiskverbimo galią lemia trumpas bangos ilgis. Gama spinduliuotės srautui susilpninti naudojamos medžiagos, turinčios didelį masės skaičių (švinas, volframas, uranas ir kt.) ir visokios didelio tankio kompozicijos (įvairūs betonai su metaliniais užpildais).