İyonlaştırıcı radyasyon (bundan sonra - IR), madde ile etkileşimi atomların ve moleküllerin iyonlaşmasına yol açan radyasyondur, yani. bu etkileşim, atomun uyarılmasına ve tek tek elektronların (negatif yüklü parçacıklar) atom kabuklarından ayrılmasına yol açar. Sonuç olarak, bir veya daha fazla elektrondan yoksun kalan atom, pozitif yüklü bir iyona dönüşür - birincil iyonlaşma meydana gelir. AI, elektromanyetik radyasyonu (gama radyasyonu) ve yüklü ve nötr parçacık akışlarını - korpüsküler radyasyonu (alfa radyasyonu, beta radyasyonu ve nötron radyasyonu) içerir.

alfa radyasyonu korpüsküler radyasyonu ifade eder. Bu, uranyum, radyum ve toryum gibi ağır elementlerin atomlarının bozunmasından kaynaklanan, pozitif yüklü ağır a parçacıkları (helyum atomlarının çekirdeği) akımıdır. Parçacıklar ağır olduğu için, maddedeki alfa parçacıklarının aralığı (yani iyonizasyon ürettikleri yol) çok kısadır: biyolojik ortamda milimetrenin yüzde biri, havada 2,5-8 cm. Böylece, normal bir kağıt yaprağı veya dış ölü bir deri tabakası bu parçacıkları tutabilir.

Ancak alfa parçacıkları yayan maddeler uzun ömürlüdür. Bu tür maddelerin yiyecek, hava veya yaralar yoluyla vücuda alınması sonucunda, kan dolaşımı yoluyla tüm vücuda taşınırlar, metabolizma ve vücut korumasından sorumlu organlarda (örneğin dalak veya lenf düğümleri) birikirler. vücudun iç maruz kalmasına neden olur. Vücudun bu tür iç maruz kalma tehlikesi yüksektir, çünkü. bu alfa parçacıkları çok Büyük sayı iyonlar (dokularda 1 mikron yol başına birkaç bin çift iyona kadar). İyonizasyon, sırayla, bunların bir takım özelliklerine neden olur. kimyasal reaksiyonlar maddede, özellikle canlı dokuda meydana gelen (güçlü oksidanların oluşumu, serbest hidrojen ve oksijen vb.).

beta radyasyonu(beta ışınları veya bir beta parçacıkları akışı) ayrıca korpüsküler radyasyon tipine de atıfta bulunur. Bu, bazı atomların çekirdeklerinin radyoaktif beta bozunması sırasında yayılan bir elektron (β-radyasyonu veya daha sık olarak, basitçe β-radyasyonu) veya pozitronlar (β+-radyasyonu) akışıdır. Bir nötronun bir protona veya bir protonun bir nötrona dönüşmesi sırasında çekirdekte elektronlar veya pozitronlar oluşur.

Elektronlar, alfa parçacıklarından çok daha küçüktür ve maddenin (vücudun) derinliklerine 10-15 santimetre kadar nüfuz edebilir (alfa parçacıkları için yüzlerce milimetre ile karşılaştırıldığında). Beta radyasyonu bir maddeden geçerken atomlarının elektronları ve çekirdekleri ile etkileşir, enerjisini buna harcar ve tamamen durana kadar hareketi yavaşlatır. Bu özellikler sayesinde beta radyasyonuna karşı koruma için uygun kalınlıkta bir organik cam ekranın olması yeterlidir. Beta radyasyonunun tıpta yüzey, interstisyel ve intrakaviter radyasyon tedavisi için kullanımı aynı özelliklere dayanmaktadır.

nötron radyasyonu- başka bir korpüsküler radyasyon türü. Nötron radyasyonu bir nötron akışıdır ( temel parçacıklar elektrik yükü olmayan). Nötronların iyonlaştırıcı etkisi yoktur, ancak maddenin çekirdeğindeki elastik ve esnek olmayan saçılma nedeniyle çok önemli bir iyonlaştırıcı etki oluşur.

Nötronlar tarafından ışınlanan maddeler radyoaktif özellikler kazanabilir, yani indüklenmiş radyoaktiviteyi alabilir. Nötron radyasyonu, temel parçacık hızlandırıcıların çalışması sırasında, nükleer reaktörlerde, endüstriyel ve laboratuvar kurulumlarında, nükleer patlamalar vb. sırasında üretilir. Nötron radyasyonu en yüksek nüfuz gücüne sahiptir. Nötron radyasyonuna karşı en iyi koruma, hidrojen içeren malzemelerdir.

Gama ışınları ve röntgen elektromanyetik radyasyon ile ilgilidir.

Bu iki radyasyon türü arasındaki temel fark, oluşum mekanizmalarında yatmaktadır. X-ışını radyasyonu, ekstra nükleer kökenlidir, gama radyasyonu, çekirdeklerin bozunmasının bir ürünüdür.

1895 yılında fizikçi Roentgen tarafından keşfedilen X-ışını radyasyonu. Bu, tüm maddelere değişen derecelerde de olsa nüfuz edebilen görünmez bir radyasyondur. 10 -12 ila 10 -7 arasında bir dalga boyuna sahip elektromanyetik radyasyonu temsil eder. X-ışınlarının kaynağı bir X-ışını tüpü, bazı radyonüklidler (örneğin, beta yayıcılar), hızlandırıcılar ve elektron akümülatörleridir (senkrotron radyasyonu).

X-ışını tüpünün iki elektrotu vardır - katot ve anot (sırasıyla negatif ve pozitif elektrotlar). Katot ısıtıldığında, elektron emisyonu meydana gelir (bir katı veya sıvının yüzeyinden elektron emisyonu olgusu). Katottan yayılan elektronlar, elektrik alanı tarafından hızlandırılır ve anot yüzeyine çarparak aniden yavaşlar ve X-ışını radyasyonu ile sonuçlanır. Beğenmek görülebilir ışık, X-ışınları fotoğraf filminin kararmasına neden olur. Bu, özelliklerinden biridir, tıp için ana şey, nüfuz eden bir radyasyon olmasıdır ve buna göre, bir hasta onun yardımı ile aydınlatılabilir ve o zamandan beri. farklı yoğunluktaki dokular X-ışınlarını farklı şekillerde emer - o zaman birçok iç organ hastalığını çok erken bir aşamada teşhis edebiliriz.

Gama radyasyonu intranükleer kökenlidir. Radyoaktif çekirdeklerin bozunması, çekirdeklerin uyarılmış bir durumdan temel duruma geçişi, hızlı yüklü parçacıkların madde ile etkileşimi, elektron-pozitron çiftlerinin yok edilmesi vb. sırasında meydana gelir.

Gama radyasyonunun yüksek nüfuz gücü, kısa dalga boyundan kaynaklanmaktadır. Gama radyasyonunun akışını azaltmak için, önemli bir kütle numarasına (kurşun, tungsten, uranyum vb.) Sahip maddeler ve her türlü yüksek yoğunluklu bileşimler (metal dolgulu çeşitli betonlar) kullanılır.

Bir kişi sürekli olarak çeşitli dış faktörlerin etkisi altındadır. Bazıları hava koşulları gibi görülebilir ve etkilerinin derecesi kontrol edilebilir. Diğerleri insan gözüyle görülemez ve radyasyon olarak adlandırılır. Herkes radyasyon türlerini, rollerini ve uygulamalarını bilmelidir.

Bazı radyasyon türleri her yerde bulunabilir. Radyo dalgaları en iyi örnektir. Uzayda ışık hızında dağılabilen elektromanyetik nitelikteki titreşimlerdir. Bu tür dalgalar, jeneratörlerden enerji taşır.

Radyo dalgası kaynakları iki gruba ayrılabilir.

1. Doğal, bunlar yıldırım ve astronomik birimleri içerir.
2. Yapay, yani insan yapımı. Alternatif akımlı emitörler içerirler. Bunlar radyo iletişim cihazları, yayıncılık, bilgisayarlar ve navigasyon sistemleri olabilir.

İnsan derisi, yüzeyinde bu tür dalgaları biriktirme yeteneğine sahiptir, bu nedenle bir dizi Olumsuz sonuçlar onların insanlar üzerindeki etkisi. Radyo dalgası radyasyonu, beyin yapılarının aktivitesini yavaşlatmanın yanı sıra gen seviyesinde mutasyonlara neden olabilir.

Kalp pili takan kişiler için bu tür bir maruz kalma ölümcüldür. Bu cihazlar, izin verilen maksimum radyasyon seviyesine sahiptir, üzerindeki artış, uyarıcı sistemin çalışmasında bir dengesizlik yaratır ve bozulmasına yol açar.

Radyo dalgalarının vücut üzerindeki tüm etkileri sadece hayvanlar üzerinde çalışıldı, insanlar üzerindeki olumsuz etkilerine dair doğrudan bir kanıt yok, ancak bilim adamları hala kendilerini korumanın yollarını arıyorlar. gibi etkili yollar henüz değil. Tavsiye edilebilecek tek şey tehlikeli cihazlardan uzak durmaktır. Şebekeye bağlı ev aletleri de kendi etrafında bir radyo dalgası alanı oluşturduğundan, kişinin o anda kullanmadığı cihazların gücünü kapatması yeterlidir.

Kızılötesi radyasyon

Tüm radyasyon türleri şu veya bu şekilde birbirine bağlıdır. Bazıları insan gözüyle görülebilir. Kızılötesi radyasyon, spektrumun insan gözünün yakalayabileceği kısmına bitişiktir. Sadece yüzeyi aydınlatmakla kalmaz, aynı zamanda ısıtabilir.

IR ışınlarının ana doğal kaynağı güneştir.İnsan, gerekli termal etkinin elde edildiği yapay yayıcılar yarattı.

Şimdi bu tür radyasyonun insanlar için ne kadar yararlı veya zararlı olduğunu bulmamız gerekiyor. Neredeyse tüm uzun dalga boylu kızılötesi radyasyon emilir üst katmanlar cilt, bu nedenle, sadece güvenli değil, aynı zamanda bağışıklığı artırabilir ve dokulardaki rejeneratif süreçleri geliştirebilir.

Kısa dalgalara gelince, dokuların derinlerine inebilir ve organların aşırı ısınmasına neden olabilirler. Sözde termal şok, kısa kızılötesi dalgalara maruz kalmanın bir sonucudur. Bu patolojinin belirtileri hemen hemen herkes tarafından bilinmektedir:

• kafada dönme görünümü;
• mide bulantısı hissi;
• kalp atış hızında artış;
• gözlerin kararması ile karakterize görme bozuklukları.

Kendinizi tehlikeli etkilerden nasıl korursunuz? Isıdan koruyucu giysiler ve perdeler kullanarak güvenlik önlemlerine uymak gerekir. Kısa dalgalı ısıtıcıların kullanımı açıkça dozlanmalıdır, ısıtma elemanı, yumuşak uzun dalgaların radyasyonunun elde edildiği bir ısı yalıtım malzemesi ile kaplanmalıdır.

Düşünürseniz, her türlü radyasyon dokuya nüfuz edebilir. Ancak bu özelliği tıpta pratikte kullanmayı mümkün kılan X-ışını radyasyonuydu.

X-ışınlarını ışık ışınlarıyla karşılaştırırsak, ilki çok uzun bir uzunluğa sahiptir, bu da onların opak malzemelerden bile nüfuz etmelerini sağlar. Bu tür ışınlar yansıtılamaz ve kırılamaz. Bu tür spektrumun yumuşak ve sert bir bileşeni vardır. Yumuşak, insan dokuları tarafından tamamen emilebilen uzun dalgalardan oluşur. Böylece uzun dalgalara sürekli maruz kalmak hücre hasarına ve DNA mutasyonuna yol açar.

X-ışınlarını kendi içinden geçiremeyen bir takım yapılar vardır. Bunlara örneğin kemik dokusu ve metaller dahildir. Buna dayanarak, bütünlüklerini teşhis etmek için insan kemiklerinin görüntüleri yapılır.

Şu anda, örneğin bir uzvun yalnızca sabit bir resmini çekmeyi değil, aynı zamanda onunla meydana gelen değişiklikleri “çevrimiçi” olarak gözlemlemeyi sağlayan cihazlar oluşturulmuştur. Bu cihazlar, doktorun geniş travmatik kesiler yapmadan görme kontrolü altında kemiklere cerrahi müdahale yapmasına yardımcı olur. Bu tür cihazların yardımıyla eklemlerin biyomekaniğini incelemek mümkündür.

X-ışınlarının olumsuz etkilerine gelince, onlarla uzun süreli temas, kendisini çeşitli şekillerde gösteren radyasyon hastalığının gelişmesine yol açabilir:

• nörolojik bozukluklar;
• dermatit;
• azalmış bağışıklık;
• normal hematopoezin inhibisyonu;
• onkolojik patolojinin gelişimi;
• kısırlık.

Kendinizi korkunç sonuçlardan korumak için, bu tür radyasyonla temas halindeyken, ışınları iletmeyen malzemelerden yapılmış koruyucu kalkanlar ve kaplamalar kullanmanız gerekir.

İnsanlar bu tür ışınlara basitçe ışık derlerdi. Bu tür radyasyon, etki nesnesi tarafından kısmen geçerek ve kısmen yansıtılarak emilebilir. Bu özellikler bilim ve teknolojide, özellikle optik aletlerin imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tüm optik radyasyon kaynakları birkaç gruba ayrılır.

1. Termal, sürekli bir spektruma sahip. İçlerindeki ısı, akım veya yanma işlemi nedeniyle serbest bırakılır. Bunlar elektrik ve halojen akkor lambalar olabileceği gibi piroteknik ürünler ve elektrikli aydınlatma cihazları da olabilir.
2. Foton akıları tarafından uyarılan gazlar içeren ışıldayan. Bu tür kaynaklar, enerji tasarruflu cihazlar ve katodolüminesan cihazlardır. Radyo ve kemilüminesan kaynaklara gelince, içlerindeki akılar, sırasıyla radyoaktif bozunma ve kimyasal reaksiyonların ürünleri nedeniyle uyarılır.
3. Özellikleri, içinde oluşan plazmanın sıcaklığına ve basıncına bağlı olan plazma. Bunlar gaz deşarjlı, cıva borulu ve ksenon lambalar olabilir. Spektral kaynaklar ve darbeli nitelikteki cihazlar istisna değildir.

İnsan vücudundaki optik radyasyon, deride melanin üretimini tetikleyen ultraviyole radyasyon ile birlikte hareket eder. Bu nedenle, pozitif etki, ötesinde yanık ve cilt onkopatolojisi riski bulunan maruz kalma eşiğine ulaşılana kadar sürer.

Etkileri her yerde görülebilen en ünlü ve yaygın olarak kullanılan radyasyon, morötesi radyasyon. Bu radyasyon, biri dünyaya ulaşan ve dünyadaki tüm süreçlere katılan iki spektruma sahiptir. İkincisi ozon tabakası tarafından geciktirilir ve içinden geçmez. Ozon tabakası bu spektrumu nötralize ederek koruyucu bir rol üstlenir. Ozon tabakasının tahribatı, zararlı ışınların yeryüzüne nüfuz etmesi nedeniyle tehlikelidir.

Bu tür radyasyonun doğal kaynağı Güneş'tir. Çok sayıda yapay kaynak icat edildi:

• Cilt katmanlarında D vitamini üretimini harekete geçiren ve raşitizm tedavisine yardımcı olan eritem lambaları.
• Solaryumlar, sadece güneşlenmenizi sağlamakla kalmaz, aynı zamanda güneş ışığı eksikliğinden kaynaklanan patolojileri olan kişiler için de tedavi edici bir etkiye sahiptir.
• Biyoteknoloji, tıp ve elektronikte kullanılan lazer yayıcılar.

İnsan vücudu üzerindeki etkiye gelince, iki yönlüdür. Bir yandan, ultraviyole radyasyon eksikliği çeşitli hastalıklara neden olabilir. Bu tür radyasyona sahip dozlanmış bir yük, bağışıklık sistemine, kasların ve akciğerlerin çalışmasına yardımcı olur ve ayrıca hipoksiyi önler.

Tüm etki türleri dört gruba ayrılır:

• bakterileri öldürme yeteneği;
• iltihabın giderilmesi;
• hasarlı dokuların restorasyonu;
• ağrı azaltma.

Ultraviyole radyasyonun olumsuz etkileri, uzun süreli maruz kalma ile cilt kanserini provoke etme yeteneğini içerir. Deri melanomu, son derece kötü huylu bir tümör türüdür. Böyle bir teşhis neredeyse yüzde 100 yaklaşan ölüm anlamına gelir.

Görme organı ile ilgili olarak, ultraviyole ışınlarına aşırı maruz kalmak gözün retina, kornea ve zarlarına zarar verir. Bu nedenle, bu tür radyasyonu ölçülü kullanmak gerekir. Belirli koşullar altında ultraviyole ışınlarının kaynağına uzun süre temas etmek gerekirse, gözleri gözlüklerle ve cildi özel kremler veya giysilerle korumak gerekir.

Bunlar, radyoaktif maddelerin ve elementlerin atomlarının çekirdeklerini taşıyan sözde kozmik ışınlardır. Gama radyasyonunun akışı çok yüksek bir enerjiye sahiptir ve içeriklerini iyonize ederek vücudun hücrelerine hızla nüfuz edebilir. Yok edilen hücresel elementler zehir gibi hareket ederek tüm vücudu bozar ve zehirler. Hücre çekirdeği, genomda mutasyonlara yol açan sürece mutlaka dahil olur. Sağlıklı hücreler yok edilir ve onların yerine vücuda gerekli her şeyi tam olarak sağlayamayan mutant hücreler oluşur.

Bu radyasyon tehlikelidir çünkü kişi bunu hiçbir şekilde hissetmez. Maruz kalmanın etkileri hemen ortaya çıkmaz, ancak uzun süreli bir etkiye sahiptir. Her şeyden önce, hematopoietik sistem hücreleri, saç, cinsel organlar ve lenfoid sistem acı çeker.

Radyasyon, radyasyon hastalığının gelişimi için çok tehlikelidir, ancak bu spektrum bile faydalı uygulamalar bulmuştur:

• yardımı ile tıbbi amaçlı ürünler, ekipman ve aletler sterilize edilir;
• yeraltı kuyularının derinliğinin ölçülmesi;
• uzay aracının yol uzunluğunun ölçümü;
• verimli çeşitlerin belirlenmesi için bitkiler üzerindeki etkisi;
• tıpta, bu tür radyasyon onkolojinin tedavisinde radyasyon tedavisi için kullanılır.

Sonuç olarak, her türlü ışının insan tarafından başarıyla kullanıldığı ve gerekli olduğu söylenmelidir. Onlar sayesinde bitkiler, hayvanlar ve insanlar var oluyor. Çalışırken aşırı maruziyetten korunma birinci öncelik olmalıdır.

Radyasyon, en genel biçimiyle, alanın bozulmasına yol açan dalgaların ortaya çıkması ve yayılması olarak hayal edilebilir. Enerjinin yayılması elektromanyetik, iyonlaştırıcı, yerçekimi ve Hawking radyasyonu şeklinde ifade edilir. Elektromanyetik dalgalar, elektriksel bozulmalardır. manyetik alan. Bunlar radyo dalgası, kızılötesi (termal radyasyon), terahertz, ultraviyole, X-ışını ve görünür (optik). Elektromanyetik dalga herhangi bir ortamda yayılma eğilimindedir. Elektromanyetik radyasyonun özellikleri frekans, polarizasyon ve uzunluktur. Kuantum elektrodinamiği bilimi, elektromanyetik radyasyonun doğasını en profesyonel ve derinlemesine inceler. Çeşitli bilgi alanlarında yaygın olarak kullanılan bir dizi teoriyi doğrulamaya izin verdi. Elektromanyetik dalgaların özellikleri: üç vektörün karşılıklı dikliği - dalga ve elektrik alanı ve manyetik alan; dalgalar eninedir ve içlerindeki yoğunluk vektörleri yayılma yönüne dik olarak salınır.

Termal radyasyon, vücudun kendi iç enerjisi nedeniyle ortaya çıkar. Termal radyasyon, maksimumu vücudun sıcaklığına karşılık gelen sürekli bir spektrumun radyasyonudur. Radyasyon ve madde termodinamik ise, radyasyon dengedir. Bu, Planck yasasını açıklar. Ama pratikte termodinamik denge saygı duyulmaz. Böylece daha sıcak bir vücut soğumaya eğilimlidir ve daha soğuk bir vücut tam tersine ısınır. Bu etkileşim Kirchhoff yasasında tanımlanmıştır. Böylece cisimlerin özümseme gücü ve yansıtma gücü vardır. İyonlaştırıcı radyasyon, maddeyi iyonize etme yeteneğine sahip mikro parçacıklar ve alanlardır. Alfa, beta ve gama ışınları ile x-ışınları ve radyoaktif radyasyon içerir. Bu durumda X-ışınları ve gama ışınları kısa dalga boyludur. Beta ve alfa parçacıkları da parçacık akışlarıdır. Doğal ve yapay iyonlaşma kaynakları vardır. Doğada bunlar: radyonüklidlerin bozunması, uzayın ışınları, termonükleer reaksiyon Güneşin içinde. Bunlar yapaydır: X-ışını radyasyonu, nükleer reaktörler ve yapay radyonüklidler. Günlük yaşamda, özel sensörler ve radyoaktif radyasyon dozimetreleri kullanılır. İyi bilinen Geiger sayacı, yalnızca gama ışınlarını doğru bir şekilde tanımlayabilir. Bilimde, ışınları enerji ile mükemmel bir şekilde ayıran sintilatörler kullanılır.

Radyasyon, uzay-zaman alanının bozulmasının ışık hızında gerçekleştiği yerçekimi olarak kabul edilir. Genel görelilikte, yerçekimi radyasyonu Einstein'ın denklemlerinden kaynaklanmaktadır. Anlamlı bir şekilde, yerçekimi hızlandırılmış bir hızla hareket eden herhangi bir maddenin doğasında vardır. Ancak bir kütleçekim dalgasının büyük bir genliği ancak büyük bir kütle yayarak verilebilir. Genellikle yerçekimi dalgaları çok zayıftır. Bunları kaydedebilen cihaz bir dedektördür. Öte yandan Hawking radyasyonu, bir kara delikten parçacıklar yaymanın varsayımsal bir olasılığıdır. Bu süreçler kuantum fiziği tarafından incelenir. Bu teoriye göre, bir kara delik sadece belirli bir noktaya kadar maddeyi emer. Kuantum momentleri hesaba katıldığında, temel parçacıkları yayma yeteneğine sahip olduğu ortaya çıkıyor.

Monoenerjetik iyonlaştırıcı radyasyon- aynı enerjiye sahip fotonlardan veya aynı kinetik enerjiye sahip aynı tip parçacıklardan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon.

karışık iyonlaştırıcı radyasyon- parçacıklardan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon çeşit çeşit veya parçacıklardan ve fotonlardan.

Yönlendirilmiş iyonlaştırıcı radyasyon Tercih edilen bir yayılma yönüne sahip iyonlaştırıcı radyasyon.

Doğal radyasyon arka plan- kozmik radyasyon ve doğal olarak dağılmış doğal radyoaktif maddelerin radyasyonu tarafından üretilen iyonlaştırıcı radyasyon (Dünya yüzeyinde, yüzey atmosferinde, yiyeceklerde, suda, insan vücudunda vb.).

Arka plan - doğal bir arka plan ve yabancı kaynaklardan gelen iyonlaştırıcı radyasyondan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon.

kozmik radyasyon- uzaydan gelen birincil radyasyon ve birincil radyasyonun atmosferle etkileşiminden kaynaklanan ikincil radyasyondan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon.

Dar kiriş- dedektörün yalnızca kaynağın saçılmamış radyasyonunu kaydettiği böyle bir radyasyon geometrisi.

Geniş radyasyon ışını- dedektörün kaynağın saçılmamış ve saçılmış radyasyonunu kaydettiği böyle bir radyasyon geometrisi.

Alan iyonlaştırıcı radyasyon - incelenen ortamdaki iyonlaştırıcı radyasyonun uzaysal-zamansal dağılımı.

İyonlaştırıcı parçacıkların akışı (fotonlar)- dt zaman aralığında belirli bir yüzeyden geçen iyonlaştırıcı parçacıkların (fotonlar) dN sayısının bu aralığa oranı: F = dN/dt.

parçacık enerji akışı- gelen parçacıkların enerjisinin Ψ=dЕ/dt zaman aralığına oranı.

İyonlaştırıcı parçacıkların (fotonlar) akı yoğunluğu- iyonlaştırıcı parçacıkların (fotonların) akışının oranı dF

temel kürenin hacmine, merkezi alana nüfuz etmek enine kesit bu kürenin dS'si: φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (Parçacık enerji akı yoğunluğu benzer şekilde belirlenir).

İyonlaştırıcı parçacıkların (fotonlar) akışı (aktarı)- temel kürenin hacmine giren iyonlaştırıcı parçacıkların (fotonlar) dN sayısının, bu kürenin merkezi kesit dS alanına oranı: Ф = dN/dS.

İyonlaştırıcı parçacıkların enerji spektrumu- iyonlaştırıcı parçacıkların enerjilerine göre dağılımı. Foton radyasyonunun etkili enerjisi böyle bir monoenerjetik fotonun foton enerjisi

belirli bir bileşime ve belirli bir kalınlığa sahip bir soğurucuda göreceli zayıflaması, monoenerjetik olmayan foton radyasyonununkiyle aynı olan radyasyon.

sınır spektrum enerjisiβ-radyasyonu - belirli bir radyonüklidin β-radyasyonunun sürekli enerji spektrumundaki β-parçacıklarının en yüksek enerjisi.

radyasyon albedosu iki ortam arasındaki arayüzden yansıyan partikül (foton) sayısının arayüze gelen partikül (foton) sayısına oranıdır.

gecikmeli radyasyon: doğrudan fisyon anında ortaya çıkan parçacıkların (nötronlar ve gama ışınları) aksine bozunma ürünleri tarafından yayılan parçacıklar.

Gazlarda iyonlaşma: Bir gazın atom veya molekülünden bir veya daha fazla elektronun ayrılması. İyonizasyon sonucunda gazın içinde serbest yük taşıyıcıları (elektronlar ve iyonlar) ortaya çıkar ve elektrik akımını iletme yeteneği kazanır.

"Radyasyon" terimi, aşağıdakiler dahil elektromanyetik dalgaların aralığını kapsar: görünür spektrum, kızılötesi ve ultraviyole bölgelerinin yanı sıra radyo dalgaları, elektrik akımı ve iyonlaştırıcı radyasyon. Bu fenomenlerin tüm farklılığı sadece radyasyonun frekansından (dalga boyu) kaynaklanmaktadır. İyonlaştırıcı radyasyon insan sağlığına zararlı olabilir. VE onizing radyasyon(radyasyon) - atomların veya atom çekirdeklerinin fiziksel durumunu değiştiren, onları elektrik yüklü iyonlara veya nükleer reaksiyon ürünlerine dönüştüren bir radyasyon türü. Belirli koşullar altında, vücudun dokularında bu tür iyonların veya nükleer reaksiyon ürünlerinin varlığı, hücrelerdeki ve moleküllerdeki süreçlerin seyrini değiştirebilir ve bu olaylar biriktiğinde vücuttaki biyolojik reaksiyonların seyrini bozabilir, yani. insan sağlığı için risk oluşturmaktadır.

2. RADYASYON TÜRLERİ

Kütlesi sıfırdan farklı olan parçacıklardan oluşan korpüsküler radyasyon ve elektromanyetik (foton) radyasyon vardır.

2.1. korpüsküler radyasyon

Korpüsküler iyonlaştırıcı radyasyon, alfa radyasyonu, elektron, proton, nötron ve mezon radyasyonunu içerir. Kinetik enerjisi atomları iyonize etmek için yeterli olan yüklü parçacıklar (α-, β-parçacıklar, protonlar, elektronlar) akımından oluşan korpüsküler radyasyon.

çarpışma, doğrudan iyonlaştırıcı radyasyon sınıfına aittir. Nötronlar ve diğer temel parçacıklar doğrudan iyonlaşma üretmezler, ancak ortamla etkileşim sürecinde geçtikleri ortamın atomlarını ve moleküllerini iyonize edebilen yüklü parçacıkları (elektronlar, protonlar) serbest bırakırlar.

Buna göre, yüksüz parçacıklardan oluşan bir akıştan oluşan korpüsküler radyasyona dolaylı olarak iyonlaştırıcı radyasyon denir.

Şekil 1. 212 Bi'nin bozunma şeması.

2.1.1 Alfa radyasyonu

Alfa parçacıkları (α - parçacıklar) - a sırasında yayılan helyum atomunun çekirdeği - bazı radyoaktif atomlar tarafından bozunma. a - parçacık iki proton ve iki nötrondan oluşur.

Alfa radyasyonu - bir helyum atomu çekirdeği akışı (pozitif yüklü ve

nispeten ağır parçacıklar).

Bir çekirdeğin radyoaktif bozunmasının bir sonucu olarak doğal alfa radyasyonu, atom numarası 83'ten büyük olan kararsız ağır element çekirdeklerinin özelliğidir, yani. uranyum ve toryum serisinin doğal radyonüklidlerinin yanı sıra yapay olarak elde edilmiş uranyumötesi elementler için.

Doğal bir radyonüklidin α-bozunmasının tipik bir şeması Şekil 1'de gösterilmiştir ve bir radyonüklidin bozunması sırasında oluşan α-parçacıklarının enerji spektrumu şöyledir:

İncir. 2.

Şekil.2 α-parçacıklarının enerji spektrumu

α-bozunma olasılığı, α-radyoaktif çekirdeğin kütlesinin (ve dolayısıyla iyonların toplam enerjisinin), α-parçacığının kütlelerinin ve oluşan kızı çekirdeğin toplamından daha büyük olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. α-bozunmasından sonra. İlk (ana) çekirdeğin fazla enerjisi, a-parçacığının kinetik enerjisi ve kızı çekirdeğin geri tepmesi şeklinde salınır. α-parçacıkları pozitif yüklü helyum çekirdekleridir - 2 He4 ve 15-20 bin km / s hızında çekirdekten uçar. Yolda, ortamın güçlü bir iyonizasyonunu üretirler,

elektronları atomların yörüngelerinden çekerek.

Havadaki α-parçacıklarının aralığı yaklaşık 5-8 cm, suda - 30-50 mikron, metallerde - 10-20 mikrondur. α-ışınları ile iyonlaşma sırasında, kimyasal değişimler maddeler ve kristal yapı bozulur katılar. α-parçacığı ve çekirdek arasında bir elektrostatik itme olduğundan, doğal radyonüklidlerin α-parçacıklarının etkisi altında nükleer reaksiyonların olasılığı (214 Po'da maksimum enerji 8.78 MeV) çok küçüktür ve sadece hafif çekirdeklerde gözlenir. (Li, Be, B, C , N, Na, Al) radyoaktif izotopların ve serbest nötronların oluşumu ile.

2.1.2 Proton radyasyonu

proton radyasyonu- nötron eksikliği olan atom çekirdeklerinin kendiliğinden bozunması sürecinde veya bir iyon hızlandırıcının (örneğin bir senkrofazotoron) çıkış ışını olarak üretilen radyasyon.

2.1.3 Nötron radyasyonu

nötron radyasyonu - enerjilerini atom çekirdeği ile esnek ve esnek olmayan etkileşimlerde dönüştüren bir nötron akışı. Elastik olmayan etkileşimlerle, hem yüklü parçacıklardan hem de gama kuantumundan (gama radyasyonu) oluşabilen ikincil radyasyon ortaya çıkar. Elastik etkileşimlerle maddenin normal iyonlaşması mümkündür.

Nötron radyasyonunun kaynakları şunlardır: kendiliğinden bölünebilen radyonüklidler; özel olarak yapılmış radyonüklid nötron kaynakları; elektronların, protonların, iyonların hızlandırıcıları; nükleer reaktörler; kozmik radyasyon.

Biyolojik açıdan Nötronlar nükleer reaksiyonlarda üretilir (nükleer reaktörlerde ve diğer endüstriyel ve laboratuvar tesislerinde ve ayrıca nükleer patlamalarda).

nötronlar yok elektrik şarjı. Geleneksel olarak nötronlar, kinetik enerjiye bağlı olarak hızlı (10 MeV'ye kadar), ultra hızlı, orta, yavaş ve termal olarak ayrılır. Nötron radyasyonu yüksek nüfuz gücüne sahiptir. Yavaş ve termal nötronlar nükleer reaksiyonlar, kararlı veya radyoaktif izotoplarla sonuçlanır.

Serbest bir nötron, aşağıdaki özelliklere sahip kararsız, elektriksel olarak nötr bir parçacıktır:

özellikler:

Nötronun bu özellikleri, onu bir yandan incelenen bir nesne olarak, diğer yandan da araştırma yapılan bir araç olarak kullanmayı mümkün kılar. İlk durumda, ilgili olan ve elektrozayıf etkileşimin temel parametrelerini en güvenilir ve doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kılan ve böylece Standart Modeli onaylayan veya çürüten nötronun benzersiz özellikleri incelenir. kullanılabilirlik manyetik an bir nötron için zaten karmaşık yapısını gösterir, yani. onun "ilköğretim dışı". İkinci durumda, farklı enerjilerin polarize ve polarize nötronlarının çekirdeklerle etkileşimi, bunların nükleer ve temel parçacık fiziğinde kullanılmasını mümkün kılar. Nötron optiğinden nötronlar tarafından nükleer fisyona kadar çeşitli süreçlerde zamanın tersine çevrilmesine göre uzamsal parite ihlali ve değişmezliğin etkilerinin incelenmesi, hiçbir şekilde günümüzün en alakalı araştırma alanlarının tam bir listesi değildir.

Reaktör termal nötronlarının maddedeki atomlar arası mesafelerle karşılaştırılabilir dalga boylarına sahip olması, onları yoğun madde çalışması için vazgeçilmez bir araç haline getirir. Nötronların atomlarla etkileşimi nispeten zayıftır, bu da nötronların maddeye yeterince derinlemesine nüfuz etmesine izin verir - bu, X-ışınları ve y-ışınlarının yanı sıra yüklü parçacık ışınlarına kıyasla önemli avantajlarıdır. kütlenin varlığı nedeniyle, aynı momentuma sahip (dolayısıyla aynı dalga boyunda) nötronlar, x-ışınlarından ve γ ışınlarından önemli ölçüde daha az enerjiye sahiptir ve bu enerji, atomların ve moleküllerin termal titreşimlerinin enerjisiyle karşılaştırılabilir hale gelir. sadece maddenin ortalama statik atomik yapısını değil, aynı zamanda içinde meydana gelen dinamik süreçleri de incelemeyi mümkün kılan maddede. Nötronlarda manyetik bir momentin varlığı, malzemelerin manyetizmasının özelliklerini ve doğasını anlamak için çok önemli olan, maddenin manyetik yapısını ve manyetik uyarımlarını incelemek için bunları kullanmayı mümkün kılar.

Nötronların atomlar tarafından saçılması esas olarak nükleer kuvvetlerden kaynaklanır, bu nedenle tutarlı saçılmalarının enine kesitleri hiçbir şekilde atom numarasıyla ilgili değildir (X-ışınları ve y-ışınlarının aksine). Bu nedenle, malzemelerin nötronlarla ışınlanması, X-ışınları ve y-ışınları kullanılarak tanımlanması neredeyse imkansız olan ışık (hidrojen, oksijen vb.) elementlerinin atomlarının konumlarını ayırt etmeyi mümkün kılar. Bu nedenle nötronlar biyolojik nesnelerin incelenmesinde, malzeme biliminde, tıpta ve diğer alanlarda başarıyla kullanılmaktadır. Ek olarak, farklı izotoplar için nötron saçılma kesitlerindeki fark, malzemede sadece benzer atom numaralarına sahip elementleri ayırt etmeyi değil, aynı zamanda izotop bileşimlerini de incelemeyi mümkün kılar. Negatif bir tutarlı saçılma genliğine sahip izotopların varlığı, biyoloji ve tıpta da çok sık kullanılan, incelenen medyayı karşılaştırmak için eşsiz bir fırsat sağlar.

tutarlı saçılma- radyasyonun, frekansın korunumu ile ve birincil radyasyonun fazından π kadar farklı bir faz ile saçılması. Saçılan dalga, gelen dalgayla veya diğer tutarlı saçılan dalgalarla etkileşime girebilir.

Bugün fizikte radyasyonun ne olduğu hakkında konuşacağız. Elektronik geçişlerin doğası hakkında konuşalım ve elektromanyetik ölçeği sunalım.

tanrı ve atom

Maddenin yapısı, iki bin yıldan fazla bir süre önce bilim adamlarının ilgi konusu haline geldi. Antik Yunan filozofları, havanın ateşten ve toprağın sudan nasıl farklı olduğunu, mermerin neden beyaz ve kömürün siyah olduğunu merak ettiler. Birbirlerine bağlı bileşenlerden oluşan karmaşık sistemler yarattılar, birbirlerini çürüttüler veya desteklediler. Ve en anlaşılmaz fenomenler, örneğin bir yıldırım çarpması veya güneşin doğuşu, tanrıların eylemine bağlandı.

Bir zamanlar, bir bilim adamı, tapınağın basamaklarını uzun yıllar gözlemledikten sonra şunu fark etti: Bir taşın üzerinde duran her ayak, küçük bir madde parçacığını alıp götürüyor. Zamanla mermer şekil değiştirdi, ortasından sarktı. Bu bilim adamının adı Leucippus'tur ve en küçük parçacıklara bölünemez atomlar adını vermiştir. Bundan, radyasyonun fizikte ne olduğunu araştırmaya giden yol başladı.

Paskalya ve ışık

Sonra karanlık zamanlar geldi, bilim terk edildi. Doğanın güçlerini incelemeye çalışanlara cadılar ve büyücüler deniyordu. Ancak, garip bir şekilde, dinin harekete geçmesini sağlayan şey dindi. Daha fazla gelişme Bilimler. Radyasyonun fizikte ne olduğunun incelenmesi astronomi ile başladı.

Paskalya'yı kutlamanın zamanı, o günlerde her seferinde farklı şekilde hesaplandı. İlkbahar ekinoksu, 26 günlük ay döngüsü ve 7 günlük hafta arasındaki karmaşık ilişkiler sistemi, birkaç yıldan fazla bir süredir Paskalya'yı kutlamak için tarih tablolarının derlenmesini engelledi. Ancak kilisenin önceden plan yapması gerekiyordu. Bu nedenle Papa Leo X, daha doğru tabloların derlenmesini emretti. Bu, ayın, yıldızların ve güneşin hareketlerinin dikkatli bir şekilde gözlemlenmesini gerektiriyordu. Ve sonunda, Nicolaus Copernicus anladı: Dünya düz değil ve evrenin merkezi değil. Gezegen, güneşin etrafında dönen bir toptur. Ay, Dünya'nın etrafında dönen bir küredir. Elbette şu sorulabilir: "Bütün bunların fizikte radyasyonun ne olduğuyla ne ilgisi var?" Şimdi açalım.

Oval ve kiriş

Daha sonra Kepler, gezegenlerin oval yörüngelerde hareket ettiğini ve bu hareketin düzensiz olduğunu belirleyerek Kopernik sistemine ekledi. Ancak insanoğluna astronomiye olan ilgiyi aşılayan bu ilk adımdı. Ve orada şu sorular çok uzak değildi: “Yıldız nedir?”, “İnsanlar neden onun ışınlarını görür?” ve “Bir armatür diğerinden nasıl farklıdır?”. Ama önce büyük nesnelerden en küçüğüne geçmelisin. Ve sonra fizikte bir kavram olan radyasyona geliyoruz.

Atom ve kuru üzüm

On dokuzuncu yüzyılın sonunda, maddenin en küçük kimyasal birimleri olan atomlar hakkında yeterli bilgi birikmişti. Elektriksel olarak nötr oldukları biliniyordu, ancak hem pozitif hem de negatif yüklü elementler içeriyorlardı.

Pek çok varsayım ileri sürüldü: hem pozitif yüklerin bir çörek içindeki kuru üzüm gibi negatif bir alana dağıldığı hem de bir atomun heterojen olarak yüklü sıvı parçalardan oluşan bir damla olduğu. Ama Rutherford'un deneyimi her şeyi açıklığa kavuşturdu. Atomun merkezinde pozitif bir ağır çekirdek olduğunu ve etrafında hafif negatif elektronların bulunduğunu kanıtladı. Ve her atom için kabuk konfigürasyonu farklıdır. Elektronik geçişlerin fiziğinde radyasyonun özellikleri burada yatmaktadır.

Bohr ve yörünge

Bilim adamları atomun hafif negatif kısımlarının elektron olduğunu anladıklarında, başka bir soru ortaya çıktı - neden çekirdeğe düşmüyorlar. Sonuçta, Maxwell'in teorisine göre, herhangi bir hareketli yük yayar, bu nedenle enerji kaybeder. Ama atomlar evren kadar uzun süredir varlar ve yok olmayacaklardı. Bor kurtarmaya geldi. Elektronların atom çekirdeğinin etrafındaki bazı sabit yörüngelerde olduğunu ve sadece üzerlerinde olabileceğini öne sürdü. Bir elektronun yörüngeler arasında geçişi, enerji emilimi veya emisyonu ile bir sarsıntı ile gerçekleştirilir. Bu enerji örneğin bir ışık kuantumu olabilir. Aslında, şimdi temel parçacık fiziğinde radyasyonun tanımını özetledik.

Hidrojen ve fotoğrafçılık

Başlangıçta, fotoğraf teknolojisi ticari bir proje olarak icat edildi. İnsanlar yüzyıllarca kalmak istediler, ancak herkes sanatçıdan bir portre sipariş etmeyi göze alamazdı. Ve fotoğraflar ucuzdu ve bu kadar büyük bir yatırım gerektirmiyordu. Ardından cam ve gümüş nitrat sanatı kendisini askeri bilimin hizmetine sundu. Ve sonra bilim, ışığa duyarlı malzemelerden yararlanmaya başladı.

Öncelikle spektrumların fotoğrafları çekilmeye başlandı. Sıcak hidrojenin belirli çizgiler yaydığı uzun zamandır bilinmektedir. Aralarındaki mesafe belirli bir yasaya uyuyordu. Ancak helyum spektrumu daha karmaşıktı: Hidrojen ile aynı çizgi dizisini ve bir tane daha içeriyordu. İkinci dizi, artık birinci dizi için türetilen yasaya uymuyordu. Bohr'un teorisinin kurtarmaya geldiği yer burasıdır.

Hidrojen atomunda sadece bir elektron olduğu ve tüm yüksek uyarılmış yörüngelerden bir alt yörüngeye hareket edebileceği ortaya çıktı. Bu ilk satır dizisiydi. Daha ağır atomlar daha karmaşıktır.

Lens, ızgara, spektrum

Böylece fizikte radyasyon kullanımının başlangıcı oldu. Spektral analiz, bir maddenin bileşimini, miktarını ve yapısını belirlemek için en güçlü ve güvenilir yöntemlerden biridir.

1. Elektronik emisyon spektrumu, nesnede neyin bulunduğunu ve bir veya başka bir bileşenin yüzdesinin ne olduğunu size söyleyecektir. Bu yöntem kesinlikle bilimin tüm alanları tarafından kullanılır: biyoloji ve tıptan kuantum fiziğine.
2. Absorpsiyon spektrumu, bir katının kafesinde hangi iyonların ve hangi pozisyonlarda bulunduğunu söyleyecektir.
3. Dönme spektrumu, moleküllerin atomun ne kadar içinde olduğunu, her bir elementin kaç tane ve ne tür bağları olduğunu gösterecektir.

Ve elektromanyetik radyasyonun uygulama alanları sayılamaz:

• radyo dalgaları çok uzaktaki nesnelerin yapısını ve gezegenlerin içini keşfeder;
• termal radyasyon süreçlerin enerjisini anlatacak;
• görünür ışık size en parlak yıldızların hangi yönlerde yattığını söyleyecektir;
• ultraviyole ışınları, yüksek enerjili etkileşimlerin gerçekleştiğini açıkça ortaya koyacaktır;
• X-ışını spektrumunun kendisi, insanların maddenin yapısını (insan vücudu dahil) incelemesine izin verir ve bu ışınların uzay nesnelerindeki varlığı, bilim adamlarına teleskobun odak noktasının ne olduğunu bildirecektir. nötron yıldızı, süpernova patlaması veya kara delik.

Tamamen siyah gövde

Ancak fizikte termal radyasyonun ne olduğunu inceleyen özel bir bölüm var. Atomikten farklı olarak, ışığın termal emisyonu sürekli bir spektruma sahiptir. Ve hesaplamalar için en iyi model nesnesi kesinlikle siyah bir cisimdir. Bu, üzerine düşen tüm ışığı "yakalayan", ancak onu geri salmayan bir nesnedir. İşin garibi, siyah bir cisim yayar ve maksimum dalga boyu modelin sıcaklığına bağlı olacaktır. Klasik fizikte, termal radyasyon bir paradoks yarattı.Isıtılmış herhangi bir şeyin daha fazla enerji yayması gerektiği ortaya çıktı, ta ki ultraviyole aralığında enerjisi evreni yok etmeyecek kadar.

Max Planck paradoksu çözmeyi başardı. Radyasyon formülüne yeni bir miktar, kuantum ekledi. özel yapmadan fiziksel duyu Bütün bir dünyayı açtı. Şimdi miktarların nicelenmesi temeldir modern bilim. Bilim adamları, alanların ve fenomenlerin bölünemez unsurlardan, yani kuantadan oluştuğunu anladılar. Bu, maddenin daha derin araştırmalarına yol açtı. Örneğin, modern dünya yarı iletkenlere aittir. Önceden, her şey basitti: metal akımı iletir, maddelerin geri kalanı dielektriktir. Ve silisyum ve germanyum gibi maddeler (sadece yarı iletkenler) elektriğe göre anlaşılmaz davranırlar. Özelliklerinin nasıl kontrol edileceğini öğrenmek için bütün bir teori oluşturmak ve hepsini hesaplamak gerekiyordu. p-n olasılıkları geçişler.