Йонизиращо лъчение (по-нататък - IR) е лъчение, чието взаимодействие с материята води до йонизация на атоми и молекули, т.е. това взаимодействие води до възбуждане на атома и отделяне на отделни електрони (отрицателно заредени частици) от атомните обвивки. В резултат на това, лишен от един или повече електрони, атомът се превръща в положително зареден йон - настъпва първична йонизация. AI включва електромагнитно лъчение (гама лъчение) и потоци от заредени и неутрални частици - корпускулярно лъчение (алфа лъчение, бета лъчение и неутронно лъчение).

Алфа лъчениесе отнася до корпускулна радиация. Това е поток от тежки положително заредени a-частици (ядра на хелиеви атоми), произтичащи от разпадането на атоми на тежки елементи като уран, радий и торий. Тъй като частиците са тежки, пътят на алфа-частиците в веществото (тоест пътят, по който те произвеждат йонизация) се оказва много кратък: стотни от милиметъра в биологична среда, 2,5-8 см във въздуха. По този начин обикновен лист хартия или външният мъртъв слой на кожата е способен да задържи тези частици.

Въпреки това, веществата, които отделят алфа частици, са дълготрайни. В резултат на навлизането на такива вещества в тялото с храна, въздух или чрез рани, те се пренасят през тялото от кръвния поток, отлагат се в органите, отговорни за метаболизма и защитата на тялото (например далака или лимфни възли), като по този начин причинява вътрешна радиация на тялото ... Опасността от такова вътрешно излагане на тялото е голяма, т.к тези алфа частици създават много голям броййони (до няколко хиляди двойки йони на 1 микрон път в тъканите). Йонизацията от своя страна определя редица характеристики на тези химична реакциякоито се срещат в вещество, по-специално в жива тъкан (образуване на силни окислители, свободен водород и кислород и др.).

Бета радиация(бета лъчи, или поток от бета частици) също принадлежи към корпускулярния тип радиация. Това е поток от електрони (β - радиация, или по-често просто β - радиация) или позитрони (β + радиация), излъчвани по време на радиоактивния бета разпад на ядрата на някои атоми. Електрони или позитрони се образуват в ядрото, когато неутронът се преобразува съответно в протон или протон в неутрон.

Електроните са много по-малки от алфа частиците и могат да проникнат на 10-15 сантиметра дълбоко в вещество (тяло) (сравнете със стотни от милиметъра за алфа частиците). При преминаване през вещество, бета-лъчението взаимодейства с електроните и ядрата на атомите му, като изразходва енергията си за това и забавя движението, докато спре напълно. Поради тези свойства за защита от бета лъчение е достатъчно да имате екран от органично стъкло с подходяща дебелина. Използването на бета лъчението в медицината за повърхностна, интерстициална и интракухинарна лъчева терапия се основава на същите свойства.

Неутронно излъчване- друг вид корпускуларно излъчване. Неутронното излъчване е поток от неутрони (елементарни частици, които нямат електрически заряд). Неутроните нямат йонизиращ ефект, но се получава много значителен йонизиращ ефект поради еластично и нееластично разсейване от ядрата на материята.

Веществата, облъчени от неутрони, могат да придобият радиоактивни свойства, тоест да получат така наречената индуцирана радиоактивност. Неутронното лъчение се генерира при работа на ускорители на частици, в ядрени реактори, промишлени и лабораторни инсталации, при ядрени експлозии и др. Неутронното лъчение има най-голяма проникваща способност. Най-добрите материали за защита от неутронно лъчение са водородсъдържащите материали.

Гама лъчение и Рентгенов свързани с електромагнитното излъчване.

Основната разлика между тези два вида радиация се крие в механизма на тяхното възникване. Рентгеновата радиация е с извънядрен произход, гама-лъчението е продукт на ядрен разпад.

Рентгеново лъчение, открито през 1895 г. от физика Рентген. Това е невидима радиация, способна да проникне, макар и в различна степен, във всички вещества. Представлява електромагнитно излъчване с дължина на вълната от порядъка на - от 10 -12 до 10 -7. Източникът на рентгенови лъчи е рентгенова тръба, някои радионуклиди (например бета емитери), ускорители и устройства за съхранение на електрони (синхротронно лъчение).

Рентгеновата тръба има два електрода - катод и анод (съответно отрицателен и положителен електрод). Когато катодът се нагрява, възниква електронна емисия (феноменът на емисия на електрони от повърхността на твърдо или течност). Излизащите от катода електрони се ускоряват от електрическото поле и удрят повърхността на анода, където рязко се забавят, което води до рентгеново лъчение. Също така Видима светлина, Рентгеновите лъчи причиняват почерняване на фотографския филм. Това е едно от неговите свойства, основното за медицината - че е проникваща радиация и съответно пациентът може да бъде просветен с негова помощ и т.к. тъкани с различна плътност поглъщат рентгеновите лъчи по различни начини - тогава можем да диагностицираме много видове заболявания на вътрешните органи на най-ранен етап.

Гама лъчението е от вътрешноядрен произход. Възниква при разпада на радиоактивните ядра, преминаването на ядрата от възбудено състояние в основно състояние, при взаимодействието на бързо заредени частици с материята, анихилация на двойки електрон-позитрон и др.

Високата проникваща сила на гама-лъчението се дължи на късата му дължина на вълната. За отслабване на потока от гама лъчение се използват вещества, които се различават по значителен масов брой (олово, волфрам, уран и др.) и всякакви състави с висока плътност (различни бетони с метални пълнители).

Човек е постоянно под влияние на различни външни фактори. Някои от тях са видими, като метеорологичните условия, и тяхното въздействие може да бъде контролирано. Други са невидими за човешкото око и се наричат ​​радиация. Всеки трябва да знае видовете радиация, тяхната роля и приложения.

Човек може да срещне някои видове радиация навсякъде. Радиовълните са отличен пример. Те представляват вибрации от електромагнитно естество, които могат да се разпределят в пространството със скоростта на светлината. Такива вълни носят енергия от генератори.

Източниците на радиовълни могат да бъдат разделени на две групи.

1. Естествени, те включват светкавици и астрономически единици.
2. Изкуствена, тоест създадена от човека. Те включват излъчватели на променлив ток. Това могат да бъдат радиокомуникационни устройства, устройства за излъчване, компютри и навигационни системи.

Човешката кожа е способна да отлага този тип вълни върху повърхността си, следователно има редица негативни последицитяхното въздействие върху хората. Радиовълновата радиация може да забави дейността на мозъчните структури, както и да причини мутации на генетично ниво.

За хора с инсталиран пейсмейкър, такова излагане е фатално. Тези устройства имат ясно максимално допустимо ниво на радиация, издигането над него внася дисбаланс в работата на стимулаторната система и води до нейната повреда.

Всички ефекти на радиовълните върху тялото са изследвани само върху животни, няма преки доказателства за негативното им въздействие върху хората, но учените все още търсят начини за защита. Като такъв ефективни начинивсе още не. Единственият съвет е да стоите далеч от опасни уреди. Тъй като домакинските уреди, свързани към мрежата, също създават радиовълново поле около тях, просто е необходимо да изключите захранването на устройства, които човек не използва в момента.

Инфрачервено излъчване

Всички видове радиация са свързани по един или друг начин. Някои от тях са видими за човешкото око. Инфрачервеното лъчение е в съседство с частта от спектъра, която човешкото око може да улови. Той не само осветява повърхността, но и е способен да я нагрява.

Основният естествен източник на инфрачервени лъчи е слънцето.Човекът е създал изкуствени излъчватели, чрез които се постига необходимия топлинен ефект.

Сега трябва да разберем колко полезен или вреден е този вид радиация за хората. На практика цялото дълговълново инфрачервено лъчение се абсорбира горни слоевекожата, поради което е не само безопасна, но и способна да повиши имунитета и да засили възстановителните процеси в тъканите.

Що се отнася до късите вълни, те могат да проникнат дълбоко в тъканите и да причинят прегряване на органите. Така нареченият топлинен удар е следствие от излагане на къси инфрачервени вълни. Симптомите на тази патология са известни на почти всички:

• появата на въртене в главата;
• усещане за гадене;
• увеличаване на сърдечната честота;
• зрителни нарушения, характеризиращи се с потъмняване в очите.

Как да се предпазите от опасни влияния? Необходимо е да се спазват предпазните мерки при използване на топлозащитно облекло и екрани. Използването на късовълнови нагреватели трябва да бъде точно дозирано, нагревателният елемент трябва да бъде покрит с топлоизолационен материал, с помощта на който се постига излъчване на меки дълги вълни.

Ако се замислите, всички видове радиация могат да проникнат в тъканите. Но именно рентгеновото лъчение направи възможно използването на това свойство на практика в медицината.

Ако сравним лъчите с рентгенов произход с лъчите на светлината, тогава първите са много дълги, което им позволява да проникват дори през непрозрачни материали. Такива лъчи не могат да се отразяват и пречупват. Този тип спектър има мек и твърд компонент. Меката се състои от дълги вълни, които могат да бъдат напълно абсорбирани от човешките тъкани.Така постоянното излагане на дълги вълни води до увреждане на клетките и мутация на ДНК.

Има редица структури, които не са в състояние да предават рентгенови лъчи през тях. Те включват например кости и метали. Въз основа на това се правят изображения на човешки кости, за да се диагностицира тяхната цялост.

В момента са създадени устройства, които позволяват не само да се прави фиксирана снимка, например на крайник, но и да се наблюдават промените, които се случват с него „онлайн“. Тези устройства помагат на лекаря да извършва хирургична интервенция върху костите под визуален контрол, без да прави широки травматични разрези. С помощта на такива устройства е възможно да се изследва биомеханиката на ставите.

Що се отнася до негативните ефекти на рентгеновите лъчи, продължителният контакт с тях може да доведе до развитие на лъчева болест, която се проявява в редица признаци:

• неврологични разстройства;
• дерматит;
• намален имунитет;
• потискане на нормалната хематопоеза;
• развитие на онкологична патология;
• безплодие.

За да се предпазите от тежките последици, при контакт с този вид радиация, трябва да използвате екраниращи щитове и подложки, изработени от материали, които не пропускат лъчите.

Хората наричаха този вид лъчи просто - светлина. Този вид радиация е в състояние да се абсорбира от обекта на въздействие, частично преминава през него и частично отразява. Такива свойства се използват широко в науката и технологиите, особено при производството на оптични устройства.

Всички източници на оптично излъчване са разделени на няколко групи.

1. Термични с непрекъснат спектър. В тях се отделя топлина поради тока или процеса на горене. Това могат да бъдат електрически и халогенни лампи с нажежаема жичка, както и пиротехнически продукти и електрически осветителни устройства.
2. Луминесцентна, съдържаща газове, възбудени от потоци от фотони. Такива източници са енергоспестяващите устройства и катодолуминесцентните устройства. Що се отнася до радио- и хемилуминесцентните източници, потоците в тях се възбуждат съответно от продуктите на радиоактивния разпад и химичните реакции.
3. Плазма, чиито характеристики зависят от температурата и налягането на образуваната в тях плазма. Това могат да бъдат газоразрядни, живачни тръбни и ксенонови лампи. Спектралните източници и устройства с импулсен характер не са изключение.

Оптичното лъчение върху човешкото тяло действа в комбинация с ултравиолетовото лъчение, което провокира производството на меланин в кожата. Така положителният ефект продължава до достигане на праговата стойност на експозиция, отвъд която се намира рискът от изгаряния и кожна онкопатология.

Най-известното и широко използвано лъчение, чието въздействие може да се намери навсякъде, е ултравиолетовото лъчение. Това излъчване има два спектра, единият от които достига до земята и участва във всички процеси на земята. Вторият е уловен от озонов слой и не преминава през него. Озоновият слой неутрализира този спектър, като по този начин изпълнява защитна роля.Разрушаването на озоновия слой е опасно от проникването на вредни лъчи върху повърхността на земята.

Естественият източник на този вид радиация е Слънцето. Изобретени са огромен брой изкуствени източници:

• Лампи за еритема, активиращи производството на витамин D в слоевете на кожата и помагащи за лечение на рахит.
• Солариуми, които не само позволяват слънчеви бани, но имат и лечебен ефект за хора с патологии, причинени от липса на слънчева светлина.
• Лазерни излъчватели, използвани в биотехнологиите, медицината и електрониката.

Що се отнася до въздействието върху човешкото тяло, то е двойно. От една страна, липсата на ултравиолетова радиация може да причини различни заболявания. Дозирано натоварване с такава радиация подпомага имунната система, работата на мускулите и белите дробове, а също така предотвратява хипоксия.

Всички видове влияния са разделени на четири групи:

• способността да убива бактериите;
• премахване на възпаление;
• възстановяване на увредени тъкани;
• намаляване на болката.

Отрицателните ефекти на ултравиолетовото лъчение включват способността да се провокира рак на кожата при продължително излагане. Меланомът на кожата е изключително злокачествен вид тумор. Такава диагноза означава почти 100 процента предстояща смърт.

По отношение на органа на зрението, прекомерното излагане на ултравиолетови лъчи уврежда ретината, роговицата и мембраните на окото. Следователно този вид радиация трябва да се използва умерено.Ако при определени обстоятелства трябва да се свържете с източника за дълго време ултравиолетови лъчи, е необходимо да се предпазват очите с очила, а кожата със специални кремове или дрехи.

Това са така наречените космически лъчи, които носят ядрата на атоми на радиоактивни вещества и елементи. Потокът от гама лъчение има много висока енергия и е в състояние бързо да проникне в клетките на тялото, йонизирайки съдържанието им. Разрушените клетъчни елементи действат като отрови, разлагайки и отравяйки цялото тяло. Процесът задължително включва клетъчното ядро, което води до мутации в генома. Здравите клетки се унищожават, а на тяхно място се образуват мутантни клетки, неспособни напълно да осигурят на организма всичко необходимо.

Това излъчване е опасно, защото човек не го усеща по никакъв начин. Последиците от експозицията не се проявяват веднага, а имат дългосрочен ефект. На първо място са засегнати клетките на хематопоетичната система, косата, гениталиите и лимфоидната система.

Радиацията е много опасна поради развитието на лъчева болест, но дори този спектър е намерил полезни приложения:

• използва се за стерилизиране на продукти, оборудване и медицински инструменти;
• измерване на дълбочината на подземните кладенци;
• измерване на дължината на пътя на космическия кораб;
• въздействие върху растенията с цел идентифициране на продуктивни сортове;
• в медицината такова излъчване се използва за провеждане на лъчева терапия при лечение на онкология.

В заключение трябва да се каже, че всички видове лъчи се прилагат успешно от човека и са необходими.Благодарение на тях съществуват растения, животни и хора. Защитата от прекомерно излагане трябва да бъде приоритетно правило при работа.

Радиацията, в най-общата си форма, може да се представи като поява и разпространение на вълни, водещи до смущение на полето. Разпространението на енергията се изразява под формата на електромагнитно, йонизиращо, гравитационно и Хокинг лъчение. Електромагнитните вълни са електросмущения магнитно поле... Те са радиовълнови, инфрачервени (термично излъчване), терагерцови, ултравиолетови, рентгенови и видими (оптични). Електромагнитната вълна има тенденция да се разпространява във всяка среда. Характеристиките на електромагнитното излъчване са честота, поляризация и дължина. Науката за квантовата електродинамика изучава природата на електромагнитното излъчване най-професионално и задълбочено. Това позволи да се потвърдят редица теории, които се използват широко в различни области на знанието. Характеристики на електромагнитните вълни: взаимна перпендикулярност на три вектора - вълна, и силата на електрическото поле и магнитното поле; вълните са напречни, а векторите на напрежение в тях осцилират перпендикулярно на посоката на разпространението им.

Топлинното излъчване възниква поради вътрешната енергия на самото тяло. Топлинното излъчване е излъчване с непрекъснат спектър, чийто максимум съответства на телесната температура. Ако радиацията и материята са термодинамични, радиацията е в равновесие. Това описва закона на Планк. Но на практика термодинамичното равновесие не се наблюдава. Така по-горещото тяло има тенденция да се охлажда, а по-студеното, напротив, да се нагрява. Това взаимодействие е определено в закона на Кирхоф. По този начин телата са абсорбиращи и отразяващи. Йонизиращи лъчения са микрочастици и полета, които имат способността да йонизират материята. Включва: рентгенови лъчи и радиоактивно лъчение с алфа, бета и гама лъчи. В този случай рентгеновите и гама-лъчите са късовълнови. Бета и алфа частиците са потоци от частици. Има естествени и изкуствени източници на йонизация. В природата това са: разпад на радионуклиди, космически лъчи, термоядрена реакцияна слънце. Изкуствените са: лъчение от рентгенов апарат, ядрени реактори и изкуствени радионуклиди. В ежедневието се използват специални сензори и дозиметри на радиоактивно излъчване. Добре познатият брояч на Гайгер е в състояние правилно да идентифицира само гама лъчи. В науката се използват сцинтилатори, които отлично разделят лъчите по енергия.

Радиацията се счита за гравитационна, при която смущението на полето пространство-време се случва със скоростта на светлината. В общата теория на относителността гравитационното излъчване се причинява от уравненията на Айнщайн. Показателно е, че гравитацията е присъща на всяка материя, която се движи с ускорена скорост. Но тук голяма амплитуда на гравитационна вълна може да се даде само чрез излъчване на голяма маса. Обикновено гравитационните вълни са много слаби. Устройството, което може да ги регистрира, е детектор. Радиацията на Хокинг, от друга страна, е по-скоро хипотетична възможност за излъчване на частици от черна дупка. Тези процеси се изучават от квантовата физика. Според тази теория черната дупка абсорбира материята само до определен момент. Като се вземат предвид квантовите моменти, се оказва, че е способен да излъчва елементарни частици.

Моноенергийно йонизиращо лъчение- йонизиращо лъчение, състоящо се от фотони с еднаква енергия или частици от същия тип със същата кинетична енергия.

Смесено йонизиращо лъчение- йонизиращо лъчение, състоящо се от частици от различни видовеили от частици и фотони.

Насочено йонизиращо лъчениейонизиращо лъчение със специална посока на разпространение.

Естествен радиационен фон- йонизиращи лъчения, създадени от космически лъчения и лъчения от естествено разпределени естествени радиоактивни вещества (на земната повърхност, в приземната атмосфера, в храната, водата, в човешкото тяло и др.).

Фон - йонизиращо лъчение, състоящо се от естествен фон и йонизиращо лъчение от външни източници.

Космическа радиация- йонизиращо лъчение, което се състои от първична радиация, идваща от космоса и вторична радиация, произтичаща от взаимодействието на първичната радиация с атмосферата.

Тесен лъч радиация- такава геометрия на излъчване, при която детекторът регистрира само неразсеяно излъчване от източника.

Широк лъч радиация- такава геометрия на излъчване, при която детекторът регистрира неразсеяно и разсеяно излъчване от източника.

Поле йонизиращо лъчение - пространствено-времево разпределение на йонизиращите лъчения в разглежданата среда.

Поток от йонизиращи частици (фотони)- отношението на броя йонизиращи частици (фотони) dN, преминаващи през дадена повърхност през времевия интервал dt, към този интервал: F = dN / dt.

Енергиен поток на частиците- отношението на енергията на падащите частици към интервала от време Ψ = dЕ / dt.

Плътността на потока на йонизиращи частици (фотони)- съотношението на потока от йонизиращи частици (фотони) dF

прониквайки в обема на елементарната сфера, в областта на централната напречно сечение dS на тази сфера: φ = dF / dS = d 2 N / dtdS. (Плътността на енергийния поток на частиците се определя по подобен начин).

Флуенс (пренос) на йонизиращи частици (фотони)- съотношението на броя на йонизиращите частици (фотони) dN, проникващи в обема на елементарната сфера, към площта на централното напречно сечение dS на тази сфера: Ф = dN / dS.

Енергиен спектър на йонизиращи частици- разпределението на йонизиращите частици по тяхната енергия. Ефективна фотонна енергияе енергията на фотона на такъв моноенергиен фотон

лъчение, чието относително затихване в абсорбер с определен състав и определена дебелина е същото като това на разглежданото немоноенергийно фотонно лъчение.

Гранична енергия на спектъраβ -лъчение - най-високата енергия на β -частиците в непрекъснатия енергиен спектър на β -лъчението на даден радионуклид.

Албедо на радиациятае съотношението на броя на частиците (фотоните), отразени от интерфейса между две среди, към броя на частиците (фотоните), попадащи на интерфейса.

Забавено излъчване: частици, излъчвани от продуктите на разпада, за разлика от частиците (неутрони и гама лъчи), които възникват директно по време на деленето.

Йонизация в газове:откъсване от атом или газова молекула на един или повече електрони. В резултат на йонизацията в газа се появяват свободни носители на заряд (електрони и йони) и той придобива способността да провежда електрически ток.

Терминът "радиация" обхваща обхвата на електромагнитните вълни, включително видим спектър, инфрачервени и ултравиолетови области, както и радиовълни, електрически ток и йонизиращи лъчения. Цялото несходство на тези явления се дължи само на честотата (дължината на вълната) на излъчването. Йонизиращото лъчение може да бъде опасно за човешкото здраве. И онизиращо лъчение(радиация) - вид радиация, която променя физическото състояние на атомите или атомните ядра, превръщайки ги в електрически заредени йони или продукти от ядрени реакции. При определени обстоятелства наличието на такива йони или продукти от ядрени реакции в тъканите на тялото може да промени хода на процесите в клетките и молекулите, а когато тези събития се натрупват, може да наруши хода на биологичните реакции в организма, т.е. представляват опасност за човешкото здраве.

2. ВИДОВЕ ЛЪЧЕНИЯ

Разграничаване между корпускулярно излъчване, състоящо се от частици с маса, различна от нула, и електромагнитно (фотонно) излъчване.

2.1. Корпускулна радиация

Корпускулното йонизиращо лъчение включва алфа лъчение, електронно, протонно, неутронно и мезонно лъчение. Корпускулярно лъчение, състоящо се от поток от заредени частици (α-, β-частици, протони, електрони), чиято кинетична енергия е достатъчна за йонизиране на атомите при

сблъсък, принадлежи към класа на директно йонизиращо лъчение. Неутроните и другите елементарни частици не йонизират директно, но в процеса на взаимодействие със средата те отделят заредени частици (електрони, протони), които могат да йонизират атомите и молекулите на средата, през която преминават.

Съответно корпускулното лъчение, състоящо се от поток от незаредени частици, се нарича непряко йонизиращо лъчение.

Фиг. 1. Схема на разпадане за 212 Bi.

2.1.1 Алфа лъчение

Алфа частиците (α - частици) са ядрата на хелиев атом, излъчвани по време на α - разпад от някои радиоактивни атоми. α - частицата се състои от два протона и два неутрона.

Алфа лъчението е поток от ядра от хелиеви атоми (положително заредени и

сравнително тежки частици).

Естественото алфа лъчение в резултат на радиоактивен разпад на ядрото е характерно за нестабилни ядра на тежки елементи, започващи с атомен номер повече от 83, т.е. за естествени радионуклиди от серията уран и торий, както и за изкуствено получени трансуранови елементи.

Типична схема на α-разпад на естествен радионуклид е показана на фиг. 1, а енергийният спектър на α-частиците, образувани по време на разпада на радионуклид, е показан на фиг.

Фиг. 2.

Фиг. 2 Енергиен спектър на α -частици

Възможността за α-разпад е свързана с факта, че масата (и следователно общата енергия на йоните) на α-радиоактивното ядро ​​е по-голяма от сумата от масите на α-частицата и дъщерното ядро, образувано след α-разпад. Излишната енергия на първоначалното (майчино) ядро ​​се освобождава под формата на кинетичната енергия на α-частицата и отката на дъщерното ядро. α-частиците са положително заредени ядра на хелий - 2 He4 и излитат от ядрото със скорост 15-20 хиляди км/сек. По пътя си те произвеждат силна йонизация на околната среда,

изтръгване на електрони от орбитите на атомите.

Обхватът на α-частиците във въздуха е около 5-8 см, във вода - 30-50 микрона, в металите - 10-20 микрона. По време на йонизация с α-лъчи, химически променивещества и кристалната структура се нарушава твърди вещества... Тъй като между α-частицата и ядрото има електростатично отблъскване, вероятността от ядрени реакции под въздействието на α-частици от естествени радионуклиди (максималната енергия е 8,78 MeV за 214 Po) е много малка и се наблюдава само на светлина ядра (Li, Be, B, C , N, Na, Al) с образуването на радиоактивни изотопи и свободни неутрони.

2.1.2 Протонно лъчение

Протонна радиация- излъчване, генерирано в процеса на спонтанен разпад на атомни ядра с дефицит на неутрони или като изходен лъч на йонен ускорител (например синхрофазоторон).

2.1.3 Неутронно излъчване

Неутронно лъчение -неутронен поток, който трансформира енергията си в еластични и нееластични взаимодействия с атомни ядра. При нееластични взаимодействия възниква вторично излъчване, което може да се състои както от заредени частици, така и от гама кванти (гама лъчение). При еластични взаимодействия е възможна обичайната йонизация на материята.

Източници на неутронно излъчване са: спонтанно делещи се радионуклиди; специално изработени източници на радионуклидни неутрони; ускорители на електрони, протони, йони; ядрени реактори; космическа радиация.

От гледна точка на биологичнотоНеутроните се получават при ядрени реакции (в ядрени реактори и в други промишлени и лабораторни инсталации, както и при ядрени експлозии).

Неутроните не притежават електрически заряд... Обикновено неутроните, в зависимост от кинетичната енергия, се делят на бързи (до 10 MeV), супербързи, междинни, бавни и термични. Неутронното лъчение има висока проникваща способност. Навлизат бавни и термични неутрони ядрени реакции, в резултат на това могат да се образуват стабилни или радиоактивни изотопи.

Свободният неутрон е нестабилна, електрически неутрална частица със следното

Имоти:

Тези свойства на неутрона позволяват използването му, от една страна, като обект, който се изучава, а от друга страна, като инструмент за провеждане на изследвания. В първия случай се изследват уникалните свойства на неутрона, което е от значение и позволява най-надеждно и точно да се определят основните параметри на електрослабото взаимодействие и по този начин се потвърждават или опровергават Стандартен модел... Наличност магнитен моментнеутронът вече показва сложната му структура, т.е. неговата "неелементарност". Във втория случай взаимодействието на неполяризирани и поляризирани неутрони с различни енергии с ядрата им позволява да се използват във физиката на ядрата и елементарните частици. Изследването на ефектите от нарушаването на пространствената четност и инвариантност по отношение на обръщането на времето в различни процеси - от неутронна оптика до делене на ядра от неутрони - съвсем не е пълен списък на най-спешните изследователски направления.

Фактът, че неутроните на термичния реактор имат дължини на вълните, сравними с междуатомните разстояния в материята, ги прави незаменим инструмент за изследване на кондензирана среда. Взаимодействието на неутроните с атомите е относително слабо, което позволява на неутроните да проникнат достатъчно дълбоко в материята – това е тяхното значително предимство пред рентгеновите и γ-лъчите, както и лъчите от заредени частици. поради наличието на маса, неутроните със същия импулс (следователно при една и съща дължина на вълната) имат значително по-малко енергия от рентгеновите и γ-лъчите и тази енергия се оказва сравнима с енергията на топлинните вибрации на атомите и молекули в материята, което дава възможност да се изследва не само осреднената статична атомна структура на веществото, но и динамичните процеси, протичащи в него. Наличието на магнитен момент в неутроните позволява те да се използват за изследване на магнитната структура и магнитните възбуждания на материята, което е много важно за разбирането на свойствата и природата на магнетизма на материалите.

Разсейването на неутроните от атоми се дължи главно на ядрени сили, поради което напречните сечения за тяхното кохерентно разсейване по никакъв начин не са свързани с атомния номер (за разлика от рентгеновите и γ-лъчите). Следователно, облъчването на материали с неутрони прави възможно разграничаването на позициите на атомите на светлинните (водород, кислород и др.) елементи, идентифицирането на които е почти невъзможно с помощта на рентгенови лъчи и γ - лъчи. Поради тази причина неутроните се използват успешно в изследването на биологични обекти, в материалознанието, в медицината и други области. В допълнение, разликата в напречните сечения на разсейване на неутрони за различни изотопи прави възможно не само да се разграничат елементи със сходни атомни номера в даден материал, но и да се изследва техният изотопен състав. Наличието на изотопи с отрицателна амплитуда на кохерентно разсейване предоставя уникална възможност за контраст на изследваната среда, която също много често се използва в биологията и медицината.

Кохерентно разсейване- разсейване на излъчване със запазване на честотата и с фаза, която се различава с π от фазата на първичното излъчване. Разсеяната вълна може да попречи на падащата вълна или други кохерентно разпръснати вълни.

Днес нека поговорим за това какво е радиация във физиката. Нека да поговорим за естеството на електронните преходи и да дадем електромагнитна скала.

Божество и атом

Структурата на материята стана обект на интерес на учените преди повече от две хиляди години. Древногръцките философи са се чудели как въздухът се различава от огъня и земята от водата, защо мраморът е бял, а въглищата - черни. Те създават сложни системи от взаимозависими компоненти, опровергават се или се подкрепят взаимно. И най-неразбираемите явления, например, удар от мълния или изгрев, се приписват на действието на боговете.

Веднъж, след като наблюдавал стъпалата на храма в продължение на много години, един учен забелязал: всеки крак, който стои върху камък, отнася малка частица материя. С течение на времето мраморът промени формата си, увиснал в средата. Името на този учен е Левкип и той нарече най-малките частици атоми, неделими. Това беше началото на пътя към изучаването на това какво е радиация във физиката.

Великден и светлина

Тогава дойдоха тъмни времена, науката беше изоставена. Всички, които се опитвали да изучават природните сили, били наричани вещици и магьосници. Но колкото и да е странно, именно религията даде тласък по-нататъчно развитиенаука. Изучаването на това какво е радиация във физиката започва с астрономията.

Времето за празнуване на Великден в онези дни се изчисляваше всеки път по различни начини. Сложната система от взаимоотношения между пролетното равноденствие, 26-дневния лунен цикъл и 7-дневната седмица не позволяваше да се съставят таблици с дати за празнуване на Великден повече от няколко години. Но църквата трябваше да планира всичко предварително. Затова папа Лъв X наредил съставянето на по-точни таблици. Това изискваше внимателно наблюдение на движението на луната, звездите и слънцето. И в крайна сметка Николай Коперник осъзна: Земята не е плоска и не е център на Вселената. Планетата е топка, която се върти около слънцето. А Луната е сфера, обикаляща около Земята. Разбира се, някой може да попита: "Какво общо има всичко това с това, което е радиацията във физиката?" Нека го отворим сега.

Овал и лъч

По-късно Кеплер допълва системата на Коперник, като установява, че планетите се движат по овални орбити и това движение е неравномерно. Но това беше първата стъпка, която вдъхна у човечеството интерес към астрономията. И там не беше далеч до въпросите: "Какво е звезда?", "Защо хората виждат нейните лъчи?" и "По какво се различава едно светило от друго?" Но първо трябва да преминете от огромни обекти към най-малките. И тогава стигаме до радиацията, понятие във физиката.

Атом и стафиди

В края на деветнадесети век са натрупани достатъчно знания за най-малките химически единици на материята – атомите. Известно е, че те са електрически неутрални, но съдържат както положително, така и отрицателно заредени елементи.

Изложени са много предположения: както че положителните заряди са разпределени в отрицателно поле, като стафиди в ролка, така и че атомът е капка от различно заредени течни части. Но всичко беше изяснено от опита на Ръдърфорд. Той доказа, че в центъра на атома има положително тежко ядро, а около него са разположени леки отрицателни електрони. И конфигурацията на черупките за всеки атом е различна. Ето къде се крият особеностите на излъчването във физиката на електронните преходи.

Бор и орбита

Когато учените установиха, че светлинните отрицателни части на атома са електрони, възникна друг въпрос - защо те не падат върху ядрото. Всъщност, според теорията на Максуел, всеки движещ се заряд излъчва, следователно, губи енергия. Но атомите съществуват толкова дълго, колкото Вселената, и няма да се унищожат. Бор се притече на помощ. Той постулира, че електроните са в определени стационарни орбити около атомното ядро ​​и могат да бъдат само върху тях. Преходът на електрон между орбитите се извършва в движение с поглъщане или излъчване на енергия. Тази енергия може да бъде например квант светлина. Всъщност сега представихме определението за радиация във физиката на елементарните частици.

Водород и фотография

Технологията за фотография първоначално е замислена като комерсиален проект. Хората искаха да останат от векове, но не всеки можеше да си позволи да поръча портрет от художника. А снимките бяха евтини и не изискваха толкова голяма инвестиция. Тогава изкуството на стъклото и сребърния нитрат постави военните дела на своя служба. И тогава науката започна да се възползва от предимствата на светлочувствителните материали.

На първо място бяха заснети спектрите. Отдавна е известно, че горещият водород излъчва специфични линии. Разстоянието между тях се подчинява на определен закон. Но спектърът на хелия беше по-сложен: той съдържаше същия набор от линии като водорода и още една. Втората серия вече не се подчинява на закона, получен за първата серия. Тук на помощ идва теорията на Бор.

Оказа се, че във водородния атом има само един електрон и той може да се движи от всички по-високи възбудени орбити към една по-ниска. Това беше първата серия от линии. По-тежките атоми са по-сложни.

Леща, решетка, спектър

Така е поставено началото на приложението на радиацията във физиката. Спектрален анализ е един от най-мощните и надеждни методи за определяне на състава, количеството и структурата на веществото.

1. Електронният емисионен спектър ще ви каже какво има в обекта и какъв е процентът на определен компонент. Този метод се използва от абсолютно всички области на науката: от биологията и медицината до квантовата физика.
2. Спектърът на абсорбция ще ви каже кои йони и на кои позиции присъстват в решетката на твърдо вещество.
3. Ротационният спектър ще покаже колко далеч са молекулите вътре в атома, колко и какви връзки присъстват във всеки елемент.

А обхватите на приложение на електромагнитното излъчване са безброй:

• радиовълните изследват структурата на много далечни обекти и недрата на планетите;
• топлинното излъчване ще разкаже за енергията на процесите;
• видимата светлина ще ви каже в кои посоки лежат най-ярките звезди;
• ултравиолетовите лъчи ще покажат, че се осъществяват високоенергийни взаимодействия;
• самият рентгенов спектър позволява на хората да изучават структурата на материята (включително човешкото тяло) и присъствието на тези лъчи в космически обекти ще уведоми учените, че телескопът е на фокус неутронна звезда, свръхнова или черна дупка.

Черно тяло

Но има специален раздел, който изучава какво е топлинно излъчване във физиката. За разлика от атомното, топлинното излъчване на светлина има непрекъснат спектър. И най-добрият модел обект за изчисления е абсолютно черно тяло. Това е обект, който "улавя" цялата падаща върху него светлина, но не я пуска обратно. Колкото и да е странно, черно тяло излъчва и максималната дължина на вълната ще зависи от температурата на модела. В класическата физика топлинното излъчване поражда парадокс. Оказа се, че всяко нагрявано нещо трябва да излъчва все повече и повече енергия, докато енергията му в ултравиолетовия диапазон не унищожи Вселената.

Макс Планк успя да разреши парадокса. Той въведе нова величина във формулата за излъчване, квант. Без да му дава много физическо значение, той отвори цял свят. Квантоването на количествата вече е от съществено значение съвременната наука... Учените разбраха, че полетата и явленията са съставени от неделими елементи, кванти. Това доведе до по-задълбочено изследване на материята. Например, съвременен святпринадлежи към полупроводниците. Преди всичко беше просто: металът провежда ток, други вещества са диелектрици. А вещества като силиций и германий (просто полупроводници) се държат неразбираемо по отношение на електричеството. За да научите как да контролирате техните свойства, беше необходимо да създадете цяла теория и да изчислите всички p-n възможностипреходи.