รังสีโฟตอนไอออไนซ์ แหล่งกำเนิดรังสีโฟตอน ค) รังสีอัลฟ่า รังสีบีตา รังสีแกมมา

โฟตอน IR ประกอบด้วยรังสีกรัมของสารกัมมันตภาพรังสี คุณลักษณะรังสีเอกซ์ และรังสีเบรมสตราลุงที่เกิดจากเครื่องเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ABI ของการแผ่รังสีโฟตอนนั้นต่ำที่สุด (ไอออน 1-2 คู่ต่ออากาศ 1 ซม. 3) ซึ่งกำหนดความสามารถในการทะลุทะลวงสูง (ในอากาศความยาวเส้นทางคือหลายร้อยเมตร)

รังสีจีเกิดขึ้นระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสี การเปลี่ยนนิวเคลียสจากความตื่นเต้นไปเป็นสถานะพื้นจะมาพร้อมกับการปล่อยแกมมาควอนตัมที่มีพลังงานตั้งแต่ 10 keV เป็น 5 MeV แหล่งที่มาในการรักษาหลักของรังสีกรัมคืออุปกรณ์บำบัดรังสีแกมมาระยะไกลที่มีนิวไคลด์กัมมันตรังสีเทียม 60 Co ตัวปล่อยกัมมันตภาพรังสีเทียมนี้ถูกนำมาใช้ในคลินิกรังสีบำบัดมานานกว่า 60 ปี เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะ พลังงานของรังสีแกมมา 60 Co ค่อนข้างสูงและมีค่าประมาณ 1.25 MeV ซึ่งช่วยให้พลังงานลำแสงเคลื่อนตัวลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อได้ ด้วยปริมาณการดูดซึมสัมพัทธ์สูงสุดที่ความลึก 0.5 ซม. 50% ของปริมาณความลึกจะอยู่ที่ความลึก 11.4 ซม. ครึ่งชีวิตค่อนข้างยาวนานคือ 5.3 ปี เนื่องจากพลังของแหล่งกำเนิดลดลงในระยะยาว ระยะเวลาและต้องชาร์จอุปกรณ์อีกครั้งเมื่ออายุ 5-7 ปี

รังสีเอกซ์ bremsstrahlung พลังงานสูงเกิดขึ้นเนื่องจากการเร่งความเร็วและการชะลอตัวอย่างรวดเร็วของอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่ถูกเร่งในระบบสุญญากาศของตัวเร่งต่างๆ และแตกต่างจากรังสีเอกซ์ด้วยพลังงานควอนตัมที่สูงกว่า (จากหนึ่งถึงสิบ MeV)

เมื่อกระแสโฟตอนไหลผ่านสสาร มันจะลดลงอันเป็นผลมาจากอันตรกิริยาของการแผ่รังสีไอออไนซ์กับสสาร ประเภทของปฏิกิริยาระหว่างโฟตอนกับอะตอมของสสารนั้นขึ้นอยู่กับพลังงานของโฟตอน ปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนกับสสารประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

· คลาสสิก (สอดคล้องกันหรือทอมป์สันกระจัดกระจาย) - สำหรับโฟตอนที่มีพลังงานตั้งแต่ 10 ถึง 50-100 keV ความถี่สัมพัทธ์ของเอฟเฟกต์นี้มีน้อย ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นซึ่งไม่ได้มีบทบาทสำคัญเนื่องจากควอนตัมของเหตุการณ์ที่ชนกับอิเล็กตรอนถูกเบี่ยงเบนไปและพลังงานของมันไม่เปลี่ยนแปลง

· การดูดซับโฟโตอิเล็กทริก (เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก) - ที่พลังงานค่อนข้างต่ำ - ตั้งแต่ 50 ถึง 300 keV (มีบทบาทสำคัญในการรักษาด้วยรังสีเอกซ์) ควอนตัมที่ตกกระทบทำให้อิเล็กตรอนในวงโคจรหลุดออกจากอะตอม และถูกดูดซับโดยตัวมันเอง และอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนทิศทางเล็กน้อยก็บินหนีไป อิเล็กตรอนหนีออกมานี้เรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอน ดังนั้นพลังงานของโฟตอนจึงถูกใช้ไปกับหน้าที่การทำงานของอิเล็กตรอนและให้พลังงานจลน์แก่มัน อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนไปจะกลายเป็นไอออนบวก และโฟโตอิเล็กตรอนเมื่อสิ้นสุดการวิ่งจะสูญเสียพลังงานและรวมเข้ากับอะตอมที่เป็นกลาง ทำให้มันกลายเป็นไอออนที่มีประจุลบ

· ผลคอมป์ตัน (การกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน) - เกิดขึ้นที่พลังงานโฟตอนตั้งแต่ 120 keV ถึง 20 MeV (นั่นคือพลังงานเกือบทั้งหมดที่ใช้ในการฉายรังสี) ควอนตัมที่ตกกระทบทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากเปลือกนอกของอะตอม โดยถ่ายโอนพลังงานส่วนหนึ่งไปให้อิเล็กตรอน ส่วนที่เหลือจะเปลี่ยนทิศทาง อิเล็กตรอนบินออกจากอะตอมในมุมหนึ่งและควอนตัมใหม่นั้นแตกต่างจากควอนตัมดั้งเดิมไม่เพียง แต่ในทิศทางการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานที่ต่ำกว่าด้วย ควอนตัมที่เกิดขึ้นจะทำให้ตัวกลางแตกตัวเป็นไอออนทางอ้อม และอิเล็กตรอนจะแตกตัวเป็นไอออนโดยตรง

· กระบวนการสร้างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน - พลังงานควอนตัมต้องมากกว่า 1.02 MeV (สองเท่าของพลังงานนิ่งของอิเล็กตรอน) จะต้องคำนึงถึงกลไกนี้เมื่อผู้ป่วยได้รับการฉายรังสีเบรมสตราลุงที่มีพลังงานสูง ใกล้กับนิวเคลียสของอะตอม ควอนตัมที่ตกกระทบจะเกิดความเร่งและหายไป จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอนและโพซิตรอน โพซิตรอนจะรวมตัวกับอิเล็กตรอนที่กำลังจะมาถึงอย่างรวดเร็ว และกระบวนการทำลายล้าง (การทำลายล้างร่วมกัน) เกิดขึ้น และในทางกลับกัน โฟตอน 2 ตัวก็ปรากฏขึ้น โดยพลังงานของแต่ละตัวจะมีพลังงานเพียงครึ่งหนึ่งของโฟตอนดั้งเดิม ดังนั้นพลังงานของควอนตัมปฐมภูมิจึงเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนและเป็นพลังงานของการแผ่รังสีทำลายล้าง

· การดูดกลืนแสงนิวเคลียร์ - พลังงานของควอนตัมต้องมากกว่า 2.5 MeV โฟตอนถูกดูดกลืนโดยนิวเคลียสของอะตอม ส่งผลให้นิวเคลียสเข้าสู่สภาวะตื่นเต้นและอาจให้อิเล็กตรอนหรือแตกสลายได้ นี่คือวิธีการผลิตนิวตรอน

อันเป็นผลมาจากกระบวนการข้างต้นของปฏิสัมพันธ์ของรังสีโฟตอนกับสสารทำให้เกิดโฟตอนทุติยภูมิและรังสีคอร์ปัสสตีฟ (อิเล็กตรอนและโพซิตรอน) ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคที่มีประจุนั้นมากกว่าความสามารถในการแผ่รังสีโฟตอนมาก

การลดทอนเชิงพื้นที่ของลำแสงโฟตอนเกิดขึ้นตามกฎเลขชี้กำลัง (กฎกำลังสองผกผัน): ความเข้มของรังสีจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างจากแหล่งกำเนิดรังสี

การแผ่รังสีในช่วงพลังงานตั้งแต่ 200 keV ถึง 20 MeV พบว่ามีการใช้งานที่กว้างที่สุดในการรักษาเนื้องอกมะเร็ง พลังการเจาะทะลุที่มากขึ้นช่วยให้พลังงานสามารถถ่ายโอนไปยังเนื้องอกที่อยู่ลึกได้ ในเวลาเดียวกัน การได้รับรังสีที่ผิวหนังและเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังจะลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้สามารถส่งรังสีตามปริมาณที่ต้องการไปยังรอยโรคได้โดยไม่มีความเสียหายจากรังสีไปยังบริเวณเหล่านี้ของร่างกาย (ต่างจากรังสีเอกซ์อ่อน) เมื่อพลังงานโฟตอนเพิ่มขึ้นมากกว่า 15 MeV ความเสี่ยงต่อความเสียหายของรังสีต่อเนื้อเยื่อที่เอาต์พุตของลำแสงจะเพิ่มขึ้น

โดยทั่วไป (รูปที่ 2.3) ความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีไอออไนซ์และด้วยเหตุนี้ข้อบ่งชี้ในการใช้ในการรักษาเนื้องอกจึงขึ้นอยู่กับประเภทของรังสี (โดยทั่วไปรังสีโฟตอนมีความสามารถในการทะลุทะลวงได้สูงกว่ารังสีจากร่างกาย) และพลังงาน ( เพิ่มขึ้น)

ข้าว. 2.3.ตัวอย่างเปอร์เซ็นต์การกระจายโดสเชิงเส้นของลำอิเล็กตรอนที่มีพลังงาน 6 ถึง 20 MeV และรังสีโฟตอนจากรังสีแกมมา 60Co ถึงเมกะโวลต์ รังสีเอกซ์ที่มีพลังงาน 4-25 MeV

คำถามทดสอบสำหรับส่วน

(เน้นคำตอบที่ถูกต้อง)

1) จัดเรียงองค์ประกอบการสลายตัวของนิวเคลียสของสารกัมมันตภาพรังสีเพื่อเพิ่มความสามารถในการทะลุทะลวงในเนื้อเยื่อ

ก) รังสีอัลฟ่า รังสีแกมมา รังสีบีตา

ข) รังสีแกมมา รังสีอัลฟ่า รังสีบีตา

ค) รังสีอัลฟ่า รังสีบีตา รังสีแกมมา

d) ความสามารถในการทะลุทะลวงของส่วนประกอบอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานะการรวมตัวของสาร

2) ความสามารถในการเจาะทะลุของอิเล็กตรอนเร่งคืออะไรโดยมีลักษณะเป็นเส้นทางอิสระเฉลี่ยในเนื้อเยื่อของมนุษย์?

b) ไม่เกิน 2 ซม

ง) สูงถึง 10 ซม

3) ข้อดีหลักของการใช้คานโปรตอนในการฉายรังสีคือ:

ก) การก่อตัวของคานที่ไม่แยกออก

b) การประสานลำแสงกับการหายใจ

c) ความสามารถในการจ่ายพลังงานตามจำนวนที่ต้องการไปยังระดับความลึกที่กำหนดซึ่งสอดคล้องกับจุดสูงสุดของ Bragg

d) การไล่ระดับปริมาณรังสีสูง (การเลือก) ระหว่างเป้าหมายและเนื้อเยื่อโดยรอบ

e) ความสอดคล้องของการฉายรังสี

4) pi mesons มีค่าใช้จ่ายเท่าใด?

ก) เชิงลบ

ข) แง่บวก

c) ผลบวกสองเท่า

d) ไม่มีค่าใช้จ่าย

5) อนุภาคแอลฟามีประจุเท่าใด?

ก) เชิงลบ

ข) แง่บวก

c) ผลบวกสองเท่า

d) ไม่มีค่าใช้จ่าย

6) นิวตรอนมีประจุเท่าใด?

ก) เชิงลบ

ข) แง่บวก

c) ผลบวกสองเท่า

d) ไม่มีค่าใช้จ่าย

7) ตำแหน่งใดของเนื้องอกเนื้อร้ายที่เหมาะสมกว่าสำหรับการใช้การบำบัดด้วยการจับนิวตรอน?

ก) กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมัน

ข) สมอง

c) เนื้องอกของอวัยวะในช่องท้อง

d) การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นไม่สำคัญ

8) ABI ของรังสีโฟตอนในอากาศคือ...

ก) ไอออน 1-2 คู่ต่อ 1 ซม. 3

b) ไอออน 5-10 คู่ต่อ 1 ซม. 3

c) ไอออน 50-70 คู่ต่อ 1 ซม. 3

d) ไอออน 200--300 คู่ต่อ 1 ซม. 3

9) โฟตอนมีพลังงานในช่วงใดเมื่อทำปฏิกิริยากับสสารที่สังเกตได้จากโฟโตอิเล็กทริค?

ก) 10-20 MeV

ค) 50-300 KeV

จ) มากกว่า 1.02 MeV

จ) 120 KeV – 20 MeV

10) เอฟเฟกต์ของคอมป์ตันสังเกตได้ในช่วงพลังงานของโฟตอนเมื่อทำปฏิกิริยากับสสาร?

ก) 10-100 keV

ค) 50-300 KeV

จ) มากกว่า 1.02 MeV

จ) 120 KeV – 20 MeV

11) กระบวนการสร้างคู่อิเล็กตรอน - โพสิตรอนสังเกตได้ในช่วงพลังงานของโฟตอนระหว่างปฏิสัมพันธ์กับสสาร?

ก) 10-20 MeV

ค) 50-300 KeV

จ) มากกว่า 1.02 MeV

จ) 120 KeV – 20 MeV

12) ตามกฎกำลังสองผกผัน ความเข้มของการแผ่รังสีจะแปรผกผันกับกำลังสอง...

ก) ระยะทางจากแหล่งกำเนิดรังสี

b) พลังงานเริ่มต้นของลำแสงรังสีโฟตอน

c) การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของลำแสง

13) รังสีไอออไนซ์ชนิดใดที่มีความสามารถในการทะลุผ่านเนื้อเยื่อชีวภาพได้สูงที่สุด?

ก) เอ็กซ์เรย์ออร์โธโวลเตจ

b) อิเล็กตรอนเร่ง

ค) รังสีแกมมา

ง) อนุภาคอัลฟ่า

e) bremsstrahlung พลังงานสูง

จ) เอ็กซ์เรย์ 50 KeV

14) รังสีชนิดใดที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสีของนิวไคลด์กัมมันตรังสี 60 Co?

ก) เอ็กซ์เรย์

ข) รังสีเบต้า

ค) นิวตรอน

ง) รังสีแกมมา

จ) โปรตอน

f) อิเล็กตรอนเร่ง

15) ครึ่งชีวิตของนิวไคลด์กัมมันตรังสี 60 Co (โคบอลต์หกสิบ) คือเท่าใด?

ก) 2.3 ปี

ง) 4.8 เดือน

จ) 5.2 ปี

จ) 4.5 ปี

16) พลังงานของรังสีแกมมาจากนิวไคลด์กัมมันตรังสี 60 Co เป็นเท่าใด

การแผ่รังสีไอออไนซ์คือการรวมกันของอนุภาคขนาดเล็กและสนามกายภาพประเภทต่างๆ ที่มีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนของสารนั่นคือเพื่อสร้างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในนั้น - ไอออน รังสีไอออไนซ์มีหลายประเภท: รังสีอัลฟ่า เบต้า รังสีแกมมา และรังสีนิวตรอน

รังสีอัลฟ่า

การก่อตัวของอนุภาคอัลฟาที่มีประจุบวกเกี่ยวข้องกับโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของฮีเลียม อนุภาคอัลฟ่าเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม และมีพลังงานจลน์เริ่มต้นที่ 1.8 ถึง 15 MeV คุณลักษณะเฉพาะของรังสีอัลฟ่าคือความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนสูงและความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำ เมื่อเคลื่อนที่ อนุภาคอัลฟ่าจะสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว และทำให้เกิดความจริงที่ว่าการเอาชนะพื้นผิวพลาสติกบางๆ นั้นยังไม่เพียงพออีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว การสัมผัสอนุภาคอัลฟ่าจากภายนอก หากคุณไม่คำนึงถึงอนุภาคอัลฟ่าพลังงานสูงที่ได้รับโดยใช้เครื่องเร่งความเร็ว จะไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ ต่อมนุษย์ แต่การแทรกซึมของอนุภาคเข้าไปในร่างกายอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้ เนื่องจากอัลฟ่า นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี พวกมันมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานและมีไอออไนซ์ที่แข็งแกร่ง หากกินเข้าไป อนุภาคอัลฟ่ามักจะเป็นอันตรายมากกว่ารังสีบีตาและแกมมา

รังสีเบต้า

อนุภาคบีตาที่มีประจุซึ่งมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง เกิดขึ้นจากการสลายตัวของบีตา รังสีเบตามีพลังทะลุทะลวงได้ดีกว่ารังสีอัลฟ่า รังสีเหล่านี้สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี การเรืองแสง ก๊าซไอออไนซ์ และส่งผลต่อแผ่นภาพถ่าย เพื่อป้องกันการไหลของอนุภาคบีตาที่มีประจุ (ที่มีพลังงานไม่เกิน 1 MeV) ก็เพียงพอที่จะใช้แผ่นอลูมิเนียมธรรมดาที่มีความหนา 3-5 มม.

รังสีโฟตอน: รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์

รังสีโฟตอนประกอบด้วยรังสีสองประเภท: รังสีเอกซ์ (สามารถเป็นเบรมสตราลุงและมีลักษณะเฉพาะ) และรังสีแกมมา

การแผ่รังสีโฟตอนประเภทที่พบบ่อยที่สุดคืออนุภาคแกมมาความยาวคลื่นสั้นพิเศษที่มีพลังงานสูงมาก ซึ่งเป็นกระแสของโฟตอนที่ไม่มีประจุพลังงานสูง ต่างจากรังสีอัลฟ่าและเบตา อนุภาคแกมมาจะไม่ถูกเบี่ยงเบนจากสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า และมีพลังทะลุทะลวงมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ รังสีแกมมาสามารถทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยจากรังสีและนำไปสู่มะเร็งต่างๆ ในปริมาณที่กำหนดและในช่วงระยะเวลาหนึ่งได้ เฉพาะองค์ประกอบทางเคมีหนัก เช่น ตะกั่ว ยูเรเนียมหมดสภาพ และทังสเตนเท่านั้นที่สามารถป้องกันการแพร่กระจายของอนุภาคแกมมาได้

รังสีนิวตรอน

แหล่งที่มาของรังสีนิวตรอนอาจเป็นการระเบิดของนิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ห้องปฏิบัติการและโรงงานอุตสาหกรรม นิวตรอนเองมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าไม่เสถียร (ครึ่งชีวิตของนิวตรอนอิสระประมาณ 10 นาที) อนุภาคซึ่งเนื่องจากไม่มีประจุจึงมีลักษณะพิเศษคือความสามารถในการทะลุทะลวงสูงโดยมีปฏิสัมพันธ์กับสสารในระดับต่ำ รังสีนิวตรอนเป็นอันตรายมาก ดังนั้นจึงมีการใช้วัสดุพิเศษจำนวนหนึ่งซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนเพื่อป้องกันรังสีดังกล่าว รังสีนิวตรอนจะถูกดูดซับได้ดีที่สุดโดยน้ำธรรมดา โพลีเอทิลีน พาราฟิน และสารละลายของไฮดรอกไซด์โลหะหนัก

รังสีไอออไนซ์ส่งผลต่อสารอย่างไร?

รังสีไอออไนซ์ทุกประเภทมีผลต่อสสารต่างๆ ในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่ง แต่จะเด่นชัดที่สุดในอนุภาคแกมมาและนิวตรอน ดังนั้นเมื่อสัมผัสเป็นเวลานานพวกมันสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุต่าง ๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของสารอิเล็กทริกแตกตัวเป็นไอออนและมีผลทำลายต่อเนื้อเยื่อชีวภาพ การแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติจะไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อบุคคลมากนัก แต่เมื่อจัดการกับแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์เทียมคุณควรระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งและใช้มาตรการที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อลดระดับการสัมผัสรังสีในร่างกายให้เหลือน้อยที่สุด

การแผ่รังสีไอออไนซ์คือการรวมกันของอนุภาคขนาดเล็กและสนามกายภาพประเภทต่างๆ ที่มีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนของสารนั่นคือเพื่อสร้างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในนั้น - ไอออน

ส่วนที่ 3 การจัดการความปลอดภัยในชีวิตและกลไกทางเศรษฐกิจเพื่อการประกัน

รังสีไอออไนซ์มีหลายประเภท: รังสีอัลฟ่า เบต้า รังสีแกมมา และรังสีนิวตรอน

รังสีอัลฟ่า

การก่อตัวของอนุภาคอัลฟาที่มีประจุบวกเกี่ยวข้องกับโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของฮีเลียม อนุภาคอัลฟ่าเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม และมีพลังงานจลน์เริ่มต้นที่ 1.8 ถึง 15 MeV คุณลักษณะเฉพาะของรังสีอัลฟ่าคือความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนสูงและความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำ เมื่อเคลื่อนที่ อนุภาคอัลฟ่าจะสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว และทำให้เกิดความจริงที่ว่าการเอาชนะพื้นผิวพลาสติกบางๆ นั้นยังไม่เพียงพออีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว การสัมผัสอนุภาคอัลฟ่าจากภายนอก หากคุณไม่คำนึงถึงอนุภาคอัลฟ่าพลังงานสูงที่ได้รับโดยใช้เครื่องเร่งความเร็ว จะไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ ต่อมนุษย์ แต่การแทรกซึมของอนุภาคเข้าไปในร่างกายอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้ เนื่องจากอัลฟ่า นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี พวกมันมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานและมีไอออไนซ์ที่แข็งแกร่ง หากกินเข้าไป อนุภาคอัลฟ่ามักจะเป็นอันตรายมากกว่ารังสีบีตาและแกมมา

รังสีเบต้า

อนุภาคบีตาที่มีประจุซึ่งมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง เกิดขึ้นจากการสลายตัวของบีตา รังสีเบตามีพลังทะลุทะลวงได้ดีกว่ารังสีอัลฟ่า รังสีเหล่านี้สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี การเรืองแสง ก๊าซไอออไนซ์ และส่งผลต่อแผ่นภาพถ่าย เพื่อป้องกันการไหลของอนุภาคบีตาที่มีประจุ (ที่มีพลังงานไม่เกิน 1 MeV) ก็เพียงพอที่จะใช้แผ่นอลูมิเนียมธรรมดาที่มีความหนา 3-5 มม.

รังสีโฟตอน: รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์

รังสีโฟตอนประกอบด้วยรังสีสองประเภท: รังสีเอกซ์ (สามารถเป็นเบรมสตราลุงและมีลักษณะเฉพาะ) และรังสีแกมมา

การแผ่รังสีโฟตอนประเภทที่พบบ่อยที่สุดคืออนุภาคแกมมาความยาวคลื่นสั้นพิเศษที่มีพลังงานสูงมาก ซึ่งเป็นกระแสของโฟตอนที่ไม่มีประจุพลังงานสูง ต่างจากรังสีอัลฟ่าและเบตา อนุภาคแกมมาจะไม่ถูกเบี่ยงเบนจากสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า และมีพลังทะลุทะลวงมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ รังสีแกมมาสามารถทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยจากรังสีและนำไปสู่มะเร็งต่างๆ ในปริมาณที่กำหนดและในช่วงระยะเวลาหนึ่งได้ เฉพาะองค์ประกอบทางเคมีหนัก เช่น ตะกั่ว ยูเรเนียมหมดสภาพ และทังสเตนเท่านั้นที่สามารถป้องกันการแพร่กระจายของอนุภาคแกมมาได้

รังสีนิวตรอน

แหล่งที่มาของรังสีนิวตรอนอาจเป็นการระเบิดของนิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ห้องปฏิบัติการและโรงงานอุตสาหกรรม

นิวตรอนเองมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าไม่เสถียร (ครึ่งชีวิตของนิวตรอนอิสระประมาณ 10 นาที) อนุภาคซึ่งเนื่องจากไม่มีประจุจึงมีลักษณะพิเศษคือความสามารถในการทะลุทะลวงสูงโดยมีปฏิสัมพันธ์กับสสารในระดับต่ำ รังสีนิวตรอนเป็นอันตรายมาก ดังนั้นจึงมีการใช้วัสดุพิเศษจำนวนหนึ่งซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนเพื่อป้องกันรังสีดังกล่าว รังสีนิวตรอนจะถูกดูดซับได้ดีที่สุดโดยน้ำธรรมดา โพลีเอทิลีน พาราฟิน และสารละลายของไฮดรอกไซด์โลหะหนัก

รังสีไอออไนซ์ส่งผลต่อสารอย่างไร?

รังสีไอออไนซ์ทุกประเภทมีผลต่อสสารต่างๆ ในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่ง แต่จะเด่นชัดที่สุดในอนุภาคแกมมาและนิวตรอน ดังนั้นเมื่อสัมผัสเป็นเวลานานพวกมันสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุต่าง ๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของสารอิเล็กทริกแตกตัวเป็นไอออนและมีผลทำลายต่อเนื้อเยื่อชีวภาพ การแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติจะไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อบุคคลมากนัก แต่เมื่อจัดการกับแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์เทียมคุณควรระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งและใช้มาตรการที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อลดระดับการสัมผัสรังสีในร่างกายให้เหลือน้อยที่สุด

ประเภทของรังสีไอออไนซ์และคุณสมบัติ

การแผ่รังสีไอออไนซ์เป็นชื่อที่กำหนดให้กับการไหลของอนุภาคและควอนตัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ไอออนที่มีประจุต่างกันก่อตัวขึ้นบนตัวกลาง

รังสีประเภทต่างๆ จะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งและมีความสามารถในการทะลุทะลวงที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อร่างกายที่แตกต่างกัน อันตรายร้ายแรงที่สุดต่อมนุษย์มาจากรังสีกัมมันตภาพรังสี เช่น รังสี y- รังสีเอกซ์ นิวตรอน a- และรังสี b

รังสีเอกซ์และรังสีเอกซ์เป็นกระแสพลังงานควอนตัม รังสีแกมมามีความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ โดยธรรมชาติและคุณสมบัติของพวกมัน การแผ่รังสีเหล่านี้มีความแตกต่างกันเล็กน้อย มีความสามารถในการทะลุทะลวงสูง ความตรงของการแพร่กระจาย และความสามารถในการสร้างรังสีทุติยภูมิและกระจัดกระจายในตัวกลางที่รังสีผ่าน อย่างไรก็ตาม แม้ว่ารังสีเอกซ์มักจะสร้างโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่รังสีเอกซ์จะถูกปล่อยออกมาจากไอโซโทปที่ไม่เสถียรหรือมีกัมมันตภาพรังสี

รังสีไอออไนซ์ประเภทที่เหลือคืออนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วของสสาร (อะตอม) ซึ่งบางชนิดมีประจุไฟฟ้า แต่บางชนิดไม่มี

นิวตรอนเป็นอนุภาคไม่มีประจุเพียงชนิดเดียวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารกัมมันตภาพรังสี โดยมีมวลเท่ากับโปรตอน เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้มีความเป็นกลางทางไฟฟ้า พวกมันจึงสามารถเจาะลึกเข้าไปในสสารใดๆ ก็ได้ รวมถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิตด้วย นิวตรอนเป็นอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบเป็นนิวเคลียสของอะตอม

เมื่อผ่านสสารพวกมันจะทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของอะตอมเท่านั้นถ่ายโอนพลังงานส่วนหนึ่งไปให้พวกมันและพวกมันก็เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของพวกมัน นิวเคลียสของอะตอม "กระโดด" ออกจากเปลือกอิเล็กตรอนและผ่านสสารทำให้เกิดไอออไนซ์

อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบเบาซึ่งมีอยู่ในอะตอมที่เสถียรทั้งหมด อิเล็กตรอนถูกใช้บ่อยมากในระหว่างการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี และถูกเรียกว่าอนุภาคบีตา สามารถรับได้ในสภาพห้องปฏิบัติการ พลังงานที่สูญเสียไปโดยอิเล็กตรอนเมื่อผ่านสสารนั้นถูกใช้ไปกับการกระตุ้นและการแตกตัวเป็นไอออนตลอดจนการก่อตัวของเบรมส์สตราลุง

อนุภาคอัลฟ่าเป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม ปราศจากอิเล็กตรอนในวงโคจร ประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัวเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน พวกมันมีประจุบวก ค่อนข้างหนัก และเมื่อมันผ่านสาร พวกมันจะแตกตัวเป็นไอออนของสารที่มีความหนาแน่นสูง

โดยปกติแล้วอนุภาคอัลฟาจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสีของธาตุหนักตามธรรมชาติ (เรเดียม ทอเรียม ยูเรเนียม โพโลเนียม ฯลฯ)

อนุภาคที่มีประจุ (อิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) ผ่านสารมีปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนของอะตอมโดยสูญเสีย 35 และ 34 eV ตามลำดับ ในกรณีนี้ พลังงานครึ่งหนึ่งถูกใช้ไปในการแตกตัวเป็นไอออน (การแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม) และอีกครึ่งหนึ่งไปกับการกระตุ้นอะตอมและโมเลกุลของตัวกลาง (การถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังเปลือกที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น) .

จำนวนอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนและตื่นเต้นที่เกิดจากอนุภาคอัลฟาต่อความยาวเส้นทางของหน่วยในตัวกลางนั้นมากกว่าจำนวนอนุภาค p หลายร้อยเท่า (ตารางที่ 5.1)

ตารางที่ 5.1. ช่วงของอนุภาค a และ b ของพลังงานต่างๆ ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ

พลังงานอนุภาค MeV	ระยะทางไมครอน	พลังงานอนุภาค MeV	ระยะทางไมครอน	พลังงานอนุภาค MeV	ระยะทางไมครอน
	—

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามวลของอนุภาค a นั้นมากกว่ามวลของอนุภาค b ประมาณ 7,000 เท่า ดังนั้นที่พลังงานเท่ากัน ความเร็วของมันจึงน้อยกว่าความเร็วของอนุภาค b อย่างมาก

อนุภาคอัลฟ่าที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของกัมมันตรังสีจะมีความเร็วประมาณ 20,000 กม./วินาที ในขณะที่ความเร็วของอนุภาคบีตาใกล้เคียงกับความเร็วแสงและมีค่าเท่ากับ 200...270,000 กม./วินาที แน่นอนว่า ยิ่งความเร็วของอนุภาคต่ำลง ความน่าจะเป็นที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของตัวกลางก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การสูญเสียพลังงานต่อหน่วยเส้นทางในตัวกลางก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายถึงระยะทางที่น้อยลง จากโต๊ะ 5.1 เป็นไปตามที่ช่วงของอนุภาค a ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมีค่าน้อยกว่าช่วงของอนุภาคเบต้าที่มีพลังงานเท่ากัน 1,000 เท่า

เมื่อรังสีไอออไนซ์ผ่านสิ่งมีชีวิต มันจะถ่ายโอนพลังงานไปยังเนื้อเยื่อและเซลล์ทางชีวภาพอย่างไม่สม่ำเสมอ เป็นผลให้แม้ว่าเนื้อเยื่อจะดูดซับพลังงานจำนวนเล็กน้อย แต่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตบางส่วนก็จะได้รับความเสียหายอย่างมาก ผลรวมของรังสีไอออไนซ์ที่มีการแปลเฉพาะในเซลล์และเนื้อเยื่อแสดงไว้ในตาราง 1 5.2.

ตารางที่ 5.2. ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีไอออไนซ์

ลักษณะของผลกระทบ	ขั้นตอนของการสัมผัส		ผลกระทบผลกระทบ
ผลกระทบโดยตรงของรังสี		10 -24 … 10 -4 วิ 10 16 …10 8 วิ	การดูดซับพลังงาน การโต้ตอบเริ่มต้น รังสีเอกซ์และรังสีวาย นิวตรอน อิเล็กตรอน โปรตอน อนุภาคแอลฟา
		10 -12 … 10 -8 วิ	ระยะฟิสิกส์-เคมี การถ่ายโอนพลังงานในรูปของไอออไนซ์ตามวิถีปฐมภูมิ โมเลกุลที่แตกตัวเป็นไอออนและกระตุ้นด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
		10 7…10 5 วิ หลายชั่วโมง	ความเสียหายทางเคมี ด้วยการกระทำของฉัน การกระทำทางอ้อม อนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นจากน้ำ การกระตุ้นของโมเลกุลสู่สมดุลความร้อน
ผลกระทบทางอ้อมของรังสี		ไมโครวินาที วินาที นาที หลายชั่วโมง	ความเสียหายทางชีวโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลโปรตีนและกรดนิวคลีอิกภายใต้อิทธิพลของกระบวนการเผาผลาญ
		นาที ชั่วโมง สัปดาห์	ผลกระทบทางชีวภาพและสรีรวิทยาในระยะเริ่มแรก ความเสียหายทางชีวเคมี การตายของเซลล์ การตายของสัตว์แต่ละตัว
		ปี, ศตวรรษ	ผลกระทบทางชีวภาพในระยะยาว รังสีไอออไนซ์ การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ผลต่อลูกหลาน ผลทางร่างกาย: มะเร็ง, มะเร็งเม็ดเลือดขาว, อายุขัยสั้นลง, การเสียชีวิตของร่างกาย

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและรังสีขั้นปฐมภูมิในโมเลกุลสามารถขึ้นอยู่กับสองกลไก: 1) การกระทำโดยตรง เมื่อโมเลกุลที่กำหนดประสบกับการเปลี่ยนแปลง (ไอออไนซ์ การกระตุ้น) โดยตรงเมื่อมีปฏิกิริยากับรังสี; 2) การกระทำทางอ้อมเมื่อโมเลกุลไม่ดูดซับพลังงานของการแผ่รังสีไอออไนซ์โดยตรง แต่ได้รับโดยการถ่ายโอนจากโมเลกุลอื่น

เป็นที่ทราบกันว่าในเนื้อเยื่อชีวภาพ 60...70% ของมวลคือน้ำ ดังนั้นให้เราพิจารณาความแตกต่างระหว่างผลกระทบทางตรงและทางอ้อมของรังสีโดยใช้ตัวอย่างการฉายรังสีในน้ำ

สมมติว่าโมเลกุลของน้ำถูกไอออนไนซ์ด้วยอนุภาคที่มีประจุ ทำให้สูญเสียอิเล็กตรอน:

H2O -> H20+e - .

โมเลกุลของน้ำที่แตกตัวเป็นไอออนจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำที่เป็นกลางอีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลที่มีปฏิกิริยาสูง OH":

H2O+H2O -> H3O+ + OH*

อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมายังถ่ายโอนพลังงานไปยังโมเลกุลของน้ำที่อยู่รอบๆ อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้โมเลกุลของน้ำที่มีความตื่นเต้นอย่างมาก H2O* ซึ่งแยกตัวออกจนกลายเป็นอนุมูลสองตัว H* และ OH*:

H2O+e- -> H2O*H’ + โอ้’

อนุมูลอิสระประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และมีปฏิกิริยาสูง เวลาชีวิตในน้ำไม่เกิน 10-5 วินาที ในช่วงเวลานี้ พวกมันจะรวมตัวกันอีกครั้งหรือทำปฏิกิริยากับซับสเตรตที่ละลายอยู่

เมื่อมีออกซิเจนละลายในน้ำจะเกิดผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสีอื่น ๆ ขึ้น: อนุมูลอิสระไฮโดรเปอร์ออกไซด์ HO2, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H2O2 และออกซิเจนอะตอมมิก:

H*+ O2 -> HO2;
H2O2 + HO2 -> H2O2 +20

ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต สถานการณ์มีความซับซ้อนมากกว่าการฉายรังสีของน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากสารดูดซับมีขนาดใหญ่และมีโมเลกุลทางชีวภาพหลายองค์ประกอบ ในกรณีนี้ จะเกิดอนุมูลอินทรีย์ D* ขึ้น ซึ่งมีคุณลักษณะพิเศษคือเกิดปฏิกิริยาที่สูงมากเช่นกัน การมีพลังงานจำนวนมากสามารถนำไปสู่การแตกหักของพันธะเคมีได้อย่างง่ายดาย กระบวนการนี้มักเกิดขึ้นในช่วงเวลาระหว่างการก่อตัวของคู่ไอออนและการก่อตัวของผลิตภัณฑ์เคมีขั้นสุดท้าย

นอกจากนี้ผลกระทบทางชีวภาพยังได้รับการปรับปรุงโดยอิทธิพลของออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิกิริยาสูง DO2* (D* + O2 -> DO2*) เกิดขึ้นจากอันตรกิริยาของอนุมูลอิสระกับออกซิเจน ทำให้เกิดการก่อตัวของโมเลกุลใหม่ในระบบฉายรังสี

อนุมูลอิสระและโมเลกุลออกซิไดซ์ที่เกิดจากกระบวนการกัมมันตภาพรังสีของน้ำซึ่งมีฤทธิ์ทางเคมีสูงเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีกับโมเลกุลของโปรตีนเอนไซม์และองค์ประกอบโครงสร้างอื่น ๆ ของเนื้อเยื่อชีวภาพซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางชีวภาพในร่างกาย เป็นผลให้กระบวนการเผาผลาญถูกรบกวนกิจกรรมของระบบเอนไซม์ถูกระงับการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อช้าลงและหยุดลงและสารประกอบทางเคมีใหม่ปรากฏขึ้นซึ่งไม่ใช่ลักษณะของร่างกาย - สารพิษ สิ่งนี้นำไปสู่การหยุดชะงักของการทำงานที่สำคัญของแต่ละระบบหรือร่างกายโดยรวม

ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากอนุมูลอิสระเกี่ยวข้องกับโมเลกุลนับร้อยนับพันที่ไม่ได้รับผลกระทบจากรังสี นี่คือความจำเพาะของการกระทำของรังสีไอออไนซ์บนวัตถุทางชีวภาพ ไม่มีพลังงานประเภทอื่น (ความร้อน ไฟฟ้า ฯลฯ) ที่ถูกดูดซับโดยวัตถุทางชีวภาพในปริมาณเท่ากัน จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น สาเหตุของรังสีไอออไนซ์

ผลกระทบของรังสีที่ไม่พึงประสงค์ของรังสีต่อร่างกายมนุษย์นั้นแบ่งตามอัตภาพออกเป็นโซมาติก (โซมา - "ร่างกาย" ในภาษากรีก) และพันธุกรรม (กรรมพันธุ์)

ผลกระทบทางร่างกายจะแสดงออกมาโดยตรงในผู้ที่ได้รับฉายรังสี และผลกระทบทางพันธุกรรมในลูกหลานของเขา

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา มนุษย์ได้สร้างนิวไคลด์กัมมันตรังสีเทียมจำนวนมาก ซึ่งการใช้นี้เป็นภาระเพิ่มเติมให้กับรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติของโลก และเพิ่มปริมาณรังสีให้กับผู้คน แต่มุ่งเป้าไปที่การใช้อย่างสันติโดยเฉพาะ รังสีไอออไนซ์มีประโยชน์สำหรับมนุษย์ และทุกวันนี้ เป็นการยากที่จะระบุขอบเขตความรู้หรือเศรษฐกิจของประเทศที่ไม่ใช้นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีหรือแหล่งอื่นของรังสีไอออไนซ์ เมื่อต้นศตวรรษที่ 21 “อะตอมแห่งสันติภาพ” ได้ค้นพบการประยุกต์ใช้ในด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม เกษตรกรรม จุลชีววิทยา พลังงาน การสำรวจอวกาศ และด้านอื่นๆ

ประเภทของรังสีและอันตรกิริยาของรังสีไอออไนซ์กับสสาร

การใช้พลังงานนิวเคลียร์กลายเป็นสิ่งจำเป็นที่สำคัญสำหรับการดำรงอยู่ของอารยธรรมยุคใหม่ และในขณะเดียวกัน ก็เป็นความรับผิดชอบอันใหญ่หลวง เนื่องจากแหล่งพลังงานนี้ต้องใช้อย่างมีเหตุผลและระมัดระวังที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของนิวไคลด์กัมมันตรังสี

ต้องขอบคุณการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี นิวไคลด์กัมมันตรังสีจึง "ส่งสัญญาณ" ดังนั้นจึงกำหนดตำแหน่งของมัน นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้การใช้สารเหล่านี้เป็นตัวชี้วัดโดยใช้เครื่องมือพิเศษที่ตรวจจับสัญญาณการสลายตัวของอะตอมเดี่ยวเพื่อช่วยศึกษากระบวนการทางเคมีและชีวภาพที่หลากหลายที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อและเซลล์

ประเภทของแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ที่มนุษย์สร้างขึ้น

แหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งหมดสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท

• ทางการแพทย์ - ใช้สำหรับการวินิจฉัยโรค (เช่น อุปกรณ์เอ็กซ์เรย์และอุปกรณ์ฟลูออโรกราฟิก) และสำหรับการดำเนินการตามขั้นตอนการรักษาด้วยรังสี (เช่น หน่วยรังสีบำบัดสำหรับการรักษามะเร็ง) แหล่งที่มาทางการแพทย์ของ AI ยังรวมถึงเภสัชรังสี (ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหรือสารประกอบที่มีสารอนินทรีย์หรืออินทรีย์ต่างๆ) ซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งในการวินิจฉัยโรคและการรักษา
• อุตสาหกรรม - นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มนุษย์สร้างขึ้น:
  • ในด้านพลังงาน (เครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์);
  • ในการเกษตร (เพื่อการเพาะพันธุ์และการวิจัยประสิทธิภาพของปุ๋ย)
  • ในภาคการป้องกัน (เชื้อเพลิงสำหรับเรือพลังงานนิวเคลียร์);
  • ในการก่อสร้าง (การทดสอบโครงสร้างโลหะโดยไม่ทำลาย)

จากข้อมูลคงที่ ปริมาณการผลิตผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสีในตลาดโลกในปี 2554 อยู่ที่ 12 พันล้านดอลลาร์ และคาดว่าภายในปี 2573 ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นหกเท่า

รังสีไอออไนซ์ (IR) –นี่คือการแผ่รังสีซึ่งปฏิสัมพันธ์กับตัวกลางทำให้เกิดไอออนของสัญญาณต่าง ๆ ในตัวกลางนี้ การแผ่รังสีถือเป็นการแตกตัวเป็นไอออนหากสามารถทำลายพันธะเคมีของโมเลกุลได้ รังสีไอออไนซ์แบ่งออกเป็นคอร์กล้ามเนื้อและโฟตอน

คลื่นวิทยุ คลื่นแสง และพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ไม่จัดว่าเป็นรังสีไอออไนซ์ เนื่องจากไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อร่างกายผ่านการไอออไนซ์

กล้ามเนื้อ –นี่คือการไหลของอนุภาคที่มีมวลแตกต่างจากศูนย์ (อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน อนุภาคแอลฟา)

โทนิค– นี่คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, รังสีไอออไนซ์ทางอ้อม (รังสีแกมมา, รังสีลักษณะเฉพาะ, รังสีเบรมสตราลุง, รังสีเอกซ์, รังสีทำลายล้าง)

รังสีอัลฟ่าเป็นกระแสของอนุภาคอัลฟ่า (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) ที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีตลอดจนระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์และการเปลี่ยนแปลง อนุภาคอัลฟ่ามีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนสูงและมีความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำ ในอากาศพวกมันเจาะลึกหลายเซนติเมตรในเนื้อเยื่อชีวภาพ - ลึกเศษเสี้ยวมิลลิเมตรและถูกเก็บรักษาไว้ด้วยกระดาษหรือผ้าเสื้อผ้า รังสีอัลฟ่าเป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อแหล่งกำเนิดเข้าสู่ร่างกายผ่านทางอาหารหรืออากาศที่สูดดม

รังสีเบต้าคือกระแสของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีระหว่างการสลายตัวของบีตา ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนนั้นน้อยกว่าอนุภาคอัลฟ่า แต่ความสามารถในการทะลุทะลวงของพวกมันนั้นมากกว่าหลายเท่าโดยสูงถึงหลายสิบเซนติเมตร พวกมันเจาะเนื้อเยื่อชีวภาพได้ลึก 2 ซม. และถูกเก็บรักษาไว้ด้วยเสื้อผ้าเพียงบางส่วนเท่านั้น รังสีเบต้าเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ทั้งจากการสัมผัสภายนอกและภายใน

รังสีโปรตอนคือการไหลของโปรตอนที่ก่อตัวเป็นพื้นฐานของรังสีคอสมิก เช่นเดียวกับที่สังเกตได้ระหว่างการระเบิดนิวเคลียร์ ระยะอากาศและพลังทะลุทะลวงของพวกมันอยู่ตรงกลางระหว่างรังสีอัลฟ่าและเบตา

รังสีนิวตรอน– ฟลักซ์ของนิวตรอนที่สังเกตได้ในระหว่างการระเบิดนิวเคลียร์ โดยเฉพาะกระสุนนิวตรอนและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ผลที่ตามมาของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมขึ้นอยู่กับพลังงานนิวตรอนเริ่มต้น ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 0.025 ถึง 300 MeV

รังสีแกมมา– รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (ความยาวคลื่น 10–10–10–14 เมตร) ซึ่งเกิดขึ้นในบางกรณีระหว่างการสลายตัวของอัลฟาและเบตา การทำลายล้างของอนุภาคและระหว่างการกระตุ้นของอะตอมและนิวเคลียสของพวกมัน และการชะลอตัวของอนุภาคในสนามไฟฟ้า พลังทะลุทะลวงของรังสีแกมมานั้นยิ่งใหญ่กว่ารังสีประเภทข้างต้นมาก ความลึกของการกระจายของแกมมาควอนต้าในอากาศสามารถสูงถึงหลายร้อยหลายพันเมตร ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออน (ทางอ้อม) นั้นน้อยกว่ารังสีประเภทข้างต้นอย่างมาก รังสีแกมมาส่วนใหญ่จะผ่านเนื้อเยื่อชีวภาพ และร่างกายมนุษย์ดูดซึมได้เพียงเล็กน้อย

เบรมส์สตราห์ลุง– การแผ่รังสีโฟตอนที่มีสเปกตรัมพลังงานต่อเนื่อง ซึ่งปล่อยออกมาเมื่อพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุลดลง ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมก็เหมือนกับรังสีแกมมา

ลักษณะรังสี– การแผ่รังสีโฟตอนที่มีสเปกตรัมพลังงานแยกซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมเปลี่ยนแปลง ผลกระทบต่อเนื้อเยื่อชีวภาพคล้ายคลึงกับรังสีแกมมา

รังสีทำลายล้าง– รังสีโฟตอนเป็นผลจากการทำลายล้างอนุภาคและปฏิอนุภาค (เช่น โพซิตรอนและอิเล็กตรอน) ผลกระทบต่อเนื้อเยื่อชีวภาพคล้ายคลึงกับรังสีแกมมา

รังสีไอออไนซ์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นโฟตอนและคอร์ปัสกล้ามเนื้อ

รังสีโฟตอนไอออไนซ์รวมถึง:

• ก) รังสี Y ที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหรือการทำลายล้างอนุภาค รังสีแกมมาโดยธรรมชาติแล้วเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้น กล่าวคือ กระแสของควอนตัมพลังงานสูงของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งความยาวคลื่นน้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมอย่างมีนัยสำคัญ เช่น ย
• ข) การแผ่รังสีเอกซ์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุลดลง และ/หรือเมื่อสถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมเปลี่ยนแปลง

รังสีไอออไนซ์ในเยื่อหุ้มปอดประกอบด้วยกระแสของอนุภาคที่มีประจุ (อัลฟา อนุภาคบีตา โปรตอน อิเล็กตรอน) ซึ่งมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนเมื่อชนกัน นิวตรอนและอนุภาคมูลฐานอื่น ๆ ไม่ได้ก่อให้เกิดไอออไนซ์โดยตรง แต่ในกระบวนการโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมพวกมันจะปล่อยอนุภาคที่มีประจุ (อิเล็กตรอน, โปรตอน) ที่สามารถทำให้เกิดไอออนไนซ์อะตอมและโมเลกุลของตัวกลางที่พวกมันผ่าน:

ก) นิวตรอนเป็นอนุภาคที่ไม่มีประจุเพียงชนิดเดียวที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาฟิชชันบางอย่างของนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้มีความเป็นกลางทางไฟฟ้า พวกมันจึงสามารถเจาะลึกเข้าไปในสสารใดๆ ก็ได้ รวมถึงเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตด้วย คุณลักษณะที่โดดเด่นของรังสีนิวตรอนคือความสามารถในการเปลี่ยนอะตอมขององค์ประกอบเสถียรให้เป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเช่น สร้างรังสีเหนี่ยวนำซึ่งเพิ่มอันตรายจากรังสีนิวตรอนอย่างรวดเร็ว พลังทะลุทะลวงของนิวตรอนเทียบได้กับรังสี Y ขึ้นอยู่กับระดับของพลังงานที่ถูกพา นิวตรอนเร็ว (ที่มีพลังงานตั้งแต่ 0.2 ถึง 20 MeV) และนิวตรอนความร้อน (ตั้งแต่ 0.25 ถึง 0.5 MeV) มีความโดดเด่นตามอัตภาพ ความแตกต่างนี้ถูกนำมาพิจารณาเมื่อดำเนินมาตรการป้องกัน นิวตรอนเร็วจะถูกทำให้ช้าลง โดยสูญเสียพลังงานไอออไนเซชันโดยสสารที่มีน้ำหนักอะตอมต่ำ (ที่เรียกว่าสารที่มีไฮโดรเจน เช่น พาราฟิน น้ำ พลาสติก ฯลฯ) นิวตรอนความร้อนถูกดูดซับโดยวัสดุที่มีโบรอนและแคดเมียม (เหล็กกล้าโบรอน บอรอล แกรไฟต์โบรอน โลหะผสมแคดเมียมตะกั่ว)

อนุภาคอัลฟ่า บีตา และแกมมาควอนต้ามีพลังงานเพียงไม่กี่เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ และไม่สามารถสร้างรังสีเหนี่ยวนำได้

• b) อนุภาคบีตา - อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบนิวเคลียร์ที่มีพลังไอออไนซ์และทะลุทะลวงระดับกลาง (ช่วงในอากาศสูงถึง 10-20 เมตร)
• c) อนุภาคอัลฟาเป็นนิวเคลียสที่มีประจุบวกของอะตอมฮีเลียมและในอวกาศอะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ ที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปของธาตุหนัก - ยูเรเนียมหรือเรเดียม พวกมันมีความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำ (ระยะห่างในอากาศไม่เกิน 10 ซม.) แม้แต่ผิวหนังของมนุษย์ก็เป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้สำหรับพวกมัน พวกมันเป็นอันตรายหากเข้าไปในร่างกายเท่านั้นเนื่องจากพวกมันสามารถดึงอิเล็กตรอนออกจากเปลือกของอะตอมที่เป็นกลางของสารใด ๆ รวมถึงร่างกายมนุษย์และเปลี่ยนให้เป็นไอออนที่มีประจุบวกพร้อมผลที่ตามมาทั้งหมดซึ่ง จะมีการหารือด้านล่าง ดังนั้น อนุภาคอัลฟาที่มีพลังงาน 5 MeV จะเกิดไอออน 150,000 คู่

ข้าว. 1

ปริมาณของสารกัมมันตภาพรังสีในร่างกายมนุษย์หรือสารถูกกำหนดโดยคำว่า "กิจกรรมของแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสี" (กัมมันตภาพรังสี) หน่วยของกัมมันตภาพรังสีในระบบ SI คือเบกเคอเรล (Bq) ซึ่งสอดคล้องกับการสลายตัวหนึ่งครั้งใน 1 วินาที บางครั้งในทางปฏิบัติมีการใช้หน่วยกิจกรรมเก่า - คูรี (Ci) นี่คือกิจกรรมของสสารจำนวน 37 พันล้านอะตอมที่สลายตัวใน 1 วินาที สำหรับการแปล จะใช้ความสัมพันธ์ต่อไปนี้: 1 Bq = 2.7 x 10 Ci หรือ 1 Ci = 3.7 x 10 Bq

นิวไคลด์กัมมันตรังสีแต่ละชนิดมีครึ่งชีวิตคงที่และไม่ซ้ำกัน (เวลาที่สารต้องสูญเสียการออกฤทธิ์ครึ่งหนึ่ง) ตัวอย่างเช่น สำหรับยูเรเนียม-235 คือ 4,470 ปี ในขณะที่ไอโอดีน-131 คือเพียง 8 วัน