RADYASYON elektromanyetik,

1) klasik elektrodinamikte - elektrik yüklü parçacıkların (veya sistemlerinin) etkileşimi sırasında ortaya çıkan serbest bir elektromanyetik alan oluşturma süreci; kuantum teorisinde - bir kuantum sisteminin durumu değiştiğinde fotonların doğum (yayılma) süreci;

2) serbest elektromanyetik alan - elektromanyetik dalgalar.

Klasik radyasyon teorisinin - elektrodinamik - temelleri, 19. yüzyılın ilk yarısında Faraday'ın fikirlerini geliştiren M. Faraday ve J.K. Maxwell'in çalışmalarında atıldı ve radyasyon yasalarına titiz bir matematiksel biçim verdi. Maxwell'in denklemlerinden, herhangi bir referans çerçevesinde vakumdaki elektromanyetik dalgaların aynı hızda - ışık hızında - c = 3.10 8 m/s hızında yayıldığı sonucu çıktı. Maxwell'in teorisi pek çok şeyi açıkladı. fiziksel olaylar, kombine optik, elektrik ve manyetik olaylar, elektrik mühendisliği ve radyo mühendisliğinin temeli oldu, ancak bir dizi fenomen (örneğin, atomların ve moleküllerin spektrumları) ancak temelleri M tarafından atılan kuantum radyasyon teorisinin oluşturulmasından sonra açıklanabildi. Plath, A. Einstein, N. Bohr, P. Dirac ve diğerleri, 1950'lerde R. F. Feynman, J. Schwinger, F. Dyson ve diğerlerinin çalışmalarında tamamlanan kuantum elektrodinamiğinde alınan radyasyon teorisi.

Radyasyon sürecinin ve serbest elektromanyetik alanın özellikleri (radyasyon yoğunluğu, radyasyon spektrumu, içindeki enerji dağılımı, radyasyon enerjisi akı yoğunluğu, vb.), yayılan yüklü parçacığın (veya parçacık sisteminin) özelliklerine ve koşullarına bağlıdır. elektrikle etkileşimi ve / veya manyetik alanlar radyasyona yol açar. Yani, yüklü bir parçacık bir maddeden geçtiğinde, maddenin atomları ile etkileşimi sonucunda parçacığın hızı değişir ve sözde bremsstrahlung yayar (aşağıya bakınız). λ dalga boyu aralığına bağlı olarak serbest elektromanyetik alan, radyo emisyonu (bkz. Radyo dalgaları), kızılötesi radyasyon, optik radyasyon, ultraviyole radyasyon, x-ışını radyasyonu, gama radyasyonu olarak adlandırılır.

Vakumda uzak mesafelerde düzgün ve doğrusal olarak hareket eden yüklü bir parçacığın elektromanyetik alanı ihmal edilebilir düzeydedir ve sürüklediği alanın onunla birlikte aynı hızla hareket ettiğini söyleyebiliriz. Yüklü bir parçacığın böyle bir öz alanının özellikleri, hızının büyüklüğüne ve yönüne bağlıdır ve sabitse değişmez; böyle bir parçacık yayılmaz. Yüklü bir parçacığın hızı değiştiyse (örneğin, başka bir parçacıkla çarpışmada), o zaman hız değişikliğinden önceki ve sonraki kendi alanı farklıdır - hız değiştiğinde, kendi alanı, o kısmı olacak şekilde yeniden düzenlenir. çıkar ve artık yüklü parçacıkla bağlantılı değildir - serbest bir alan haline gelir. Böylece, yüklü bir parçacığın hızı değiştiğinde elektromanyetik dalgaların oluşumu meydana gelir; hızdaki değişimin nedenleri çeşitlidir, buna göre farklı şekiller radyasyon (bremsstrahlung, manyetik bremsstrahlung, vb.). Bir parçacık sisteminin radyasyonu, onun yapısına bağlıdır; parçacık radyasyonuna benzer olabilir, dipol radyasyon (dipol radyasyon) veya çok kutuplu radyasyon (çok kutuplu radyasyon) olabilir.

Bir elektron ve bir pozitronun yok olması sırasında (bkz. Yok olma ve çift üretimi), serbest bir elektromanyetik alan (fotonlar) da oluşur. Yok edici parçacıkların enerjisi ve momentumu korunur, yani elektromanyetik alana aktarılır. Bu, radyasyon alanının her zaman enerji ve momentuma sahip olduğu anlamına gelir.

Radyasyon işlemi sırasında oluşan elektromanyetik dalgalar, yoğunluğu S(r,t) (Poynting vektörü - akışa dik bir birim yüzey boyunca birim zamanda akan enerji) t anında kaynaktan ayrılan bir enerji akışı oluşturur. yayılan yüklü parçacıktan r mesafesinde, orantılıdır vektör ürünü manyetik H(r,t) ve elektrik E(r,t) alanlarının güçleri:

Radyasyon sırasında yüklü bir parçacığın birim zamanda kaybettiği toplam enerji (W), sonsuz büyük yarıçaplı (r) bir küre boyunca enerji akışının hesaplanmasıyla elde edilebilir.

nerede dΩ. - katı açı elemanı, n - radyasyon yayılımı yönünde birim vektör Uzun mesafelerde yük sisteminin kendi alanı 1/r'den daha hızlı azalır ve kaynaktan büyük mesafelerde radyasyon alanı 1 olarak azalır /r.

Verici tutarlılığı.İki özdeş kaynaktan uzayda belirli bir noktaya gelen radyasyon akısının yoğunluğu, elektrik kuvvetleri E 1 (r, t) ve E 2 (r, t) ve manyetik H 1 ( 1 ve 2 kaynaklarından gelen elektromanyetik dalgaların r, t) ve H 2 (r, t) alanları:

İki sinüzoidal düzlem dalgasının eklenmesinin sonucu, belirli bir noktaya geldikleri fazlara bağlıdır. Fazlar aynıysa, E ve H alanları iki katına çıkar ve belirli bir noktadaki alan enerjisi, tek bir kaynaktan gelen alan enerjisine kıyasla 4 kat artar. İkiden gelen dalgaların olduğu durumda farklı kaynaklar dedektöre zıt fazlar ile gelir, alanların çapraz çarpımı ve (3)'teki [E 2(r, t) H 1(r, t)] kaybolur. Sonuç olarak, iki yayıcıdan belirli bir noktaya bir yayıcıdan iki kat daha fazla enerji gelir. Dalgaların belirli bir noktaya aynı fazlarda ulaştığı N yayıcı durumunda, enerji N 2 kat artacaktır. Bu tür yayıcılara tutarlı denir. Her emitörden dedektöre gelen dalgaların fazları rastgele ise, farklı emitörlerden gelen alanlar gözlem noktasında toplandığında kısmen iptal olur. Ardından, N kaynaktan, dedektör bir kaynaktan N kat daha fazla enerji kaydedecektir. Bu tür kaynaklar (ve radyasyonları) tutarsız olarak adlandırılır. Bunlar, neredeyse tüm geleneksel ışık kaynaklarını (mum alevi, akkor lambalar, flüoresan lambalar, vb.) içerir; içlerinde, her bir atomun veya molekülün emisyonunun zaman anları (ve buna bağlı olarak, radyasyon dalgalarının belirli bir noktaya geldiği aşamalar) rastgeledir. Tutarlı radyasyon kaynakları, çalışma maddesinin tüm atomlarının aynı anda aydınlatılması için koşulların yaratıldığı lazerlerdir.

Radyasyon reaksiyonu. Işıma yapan yüklü bir parçacık enerji kaybeder, böylece radyasyon sürecinde parçacık üzerinde hareket eden, hızını yavaşlatan ve radyasyon reaksiyon kuvveti veya ışınımsal sürtünme kuvveti olarak adlandırılan bir kuvvet oluşturulur. Yüklü parçacıkların göreli olmayan hızlarında, radyasyonun reaksiyon kuvveti her zaman küçüktür, ancak ışık hızına yakın hızlarda önemli bir rol oynayabilir. Böylece, Dünya'nın manyetik alanında, yüksek enerjili kozmik ışın elektronlarının radyasyonundan kaynaklanan enerji kayıpları o kadar fazladır ki, elektronlar Dünya yüzeyine ulaşamaz. Aynı enerjiye ve daha büyük kütleye sahip kozmik ışın parçacıkları, radyasyona elektronlardan daha az enerji kaybederler ve Dünya yüzeyine ulaşırlar. Bundan, Dünya yüzeyinde ve uydulardan kaydedilen kozmik ışınların bileşiminin farklı olabileceği sonucu çıkar.

Radyasyon tutarlılık uzunluğu. Yüklü bir parçacığın göreli olmayan ve ultra göreli hızlarındaki radyasyon süreçleri, radyasyon alanının oluştuğu uzay bölgesinin boyutunda farklılık gösterir. Relativistik olmayan durumda (parçacığın hızı v düşük olduğunda), radyasyon alanı ışık hızında yükü terk eder ve radyasyon süreci hızlı bir şekilde sona erer, radyasyon oluşum bölgesinin boyutu (koherans uzunluğu) L fazladır. radyasyon dalga boyundan daha küçük λ, L ~ λv / s. Parçacığın hızı ışık hızına yakınsa (göreceli hızlarda), ortaya çıkan radyasyon alanı ve onu oluşturan parçacık uzun süre birbirine yakın hareket eder ve oldukça uzun bir mesafe uçarak uzaklaşır. Radyasyon alanının oluşumu çok daha uzun sürer ve L uzunluğu dalga boyundan çok daha büyüktür, L~λγ (burada γ= -1/2 parçacığın Lorentz faktörüdür).

Bremsstrahlung yüklü bir parçacık maddenin atomları üzerine saçıldığında meydana gelir. Saçılma sırasında e yüklü bir parçacığın hızını v 1'den v 2'ye değiştirdiği Δt süresi, radyasyon oluşum süresi L/v'den çok daha azsa, o zaman yüklü bir parçacığın hızındaki değişiklik anlık olarak kabul edilebilir. O zaman radyasyon enerjisinin açılar ve dairesel frekanslar ω üzerindeki dağılımı şu şekildedir:

Bu ifadeyi v1'den v2'ye saçılma sırasında parçacık hızı değişikliği olasılığı ile çarparak ve elde edilen ifadeyi tüm v2'ye entegre ederek, bremsstrahlung enerjisinin frekanslar ve açılar üzerinden (frekanstan bağımsız) dağılımını elde edebiliriz. Daha hafif parçacıklar, bir atomla etkileşime girdiklerinde daha kolay saptırılır, bu nedenle bremsstrahlung'un yoğunluğu, hızlı parçacığın kütlesinin karesiyle ters orantılıdır. Bremsstrahlung, elektron enerjisi hava için 83 MeV, Al için 47 MeV ve Pb için 59 MeV olan bazı kritik enerjilerden daha büyük olduğunda maddedeki göreli elektronların enerji kaybının ana nedenidir.

Manyetik Bremsstrahlung yüklü bir parçacık, hareket yörüngesini büken bir manyetik alanda hareket ettiğinde meydana gelir. Sabit ve düzgün bir manyetik alanda, m kütleli yüklü bir parçacığın yörüngesi bir spiraldir, yani alanın yönü boyunca düzgün hareket ve ω H = eH/γmс frekansıyla etrafında dönmeden oluşur.

Parçacığın hareketinin periyodikliği, yaydığı dalgaların ω H'nin katları olan frekanslara sahip olmasına yol açar: ω = Mω H, burada N=1,2,3 ... . ultrarelativistik parçacıkların bir manyetik alandaki radyasyonuna senkrotron radyasyonu denir. ω Н γ 3 mertebesinde maksimum ω ile geniş bir frekans spektrumuna sahiptir ve yayılan enerjinin ana fraksiyonu ω » ω Н frekans aralığında yer alır. Bu durumda bitişik frekanslar arasındaki aralıklar çok daha küçüktür. frekans, bu nedenle senkrotron radyasyon spektrumundaki frekans dağılımı yaklaşık olarak sürekli olarak kabul edilebilir. ω » ω Н γ 3 frekans aralığında radyasyon yoğunluğu ω 2/3 olarak frekansla birlikte artar ve ω » ω Н γ 3 frekans aralığında radyasyon yoğunluğu artan frekansla üstel olarak azalır. Sinkrotron radyasyonu küçük bir açısal sapmaya (l/γ mertebesinde) ve parçacığın yörünge düzleminde yüksek derecede polarizasyona sahiptir. Yüklü parçacıkların göreli olmayan hızlarındaki manyetik bremsstrahlung'a siklotron radyasyonu denir, frekansı ω = ω H'dir.

salındırıcı radyasyon ultrarelativistik yüklü bir parçacık, küçük enine periyodik sapmalarla hareket ettiğinde, örneğin periyodik olarak değişen bir içinden uçarken ortaya çıkar. Elektrik alanı(böyle bir alan, örneğin özel cihazlarda - salındırıcılarda oluşturulur). Dalgalayıcı radyasyonun ω frekansı, bağıntıyla parçacığın enine salınımlarının ω 0 frekansı ile ilişkilidir.

burada θ, parçacık hızı v ile salındırıcı radyasyonun yayılma yönü arasındaki açıdır. Bu tür radyasyonun bir benzeri, yüklü parçacıklar tekli kristallerde kanalize edildiğinde, komşu kristal grafik düzlemleri arasında hareket eden bir parçacık bir kristal içi alanla etkileşime bağlı olarak enine titreşimler yaşadığında meydana gelen radyasyondur.

Vavilov-Çerenkov radyasyonu gözlenen düzenli hareket ortamdaki ışığın faz hızını c/ε 1/2 aşan bir hıza sahip bir ortamdaki yüklü parçacık (ε, ortamın geçirgenliğidir). Bu durumda parçacığın kendi alanının bir kısmı gerisinde kalır ve cos θ = с/vε 1/2 eşitliği ile belirlenen parçacığın hareket yönüne (bkz. Vavilov-Cherenkov radyasyonu) bir açıyla yayılan elektromanyetik dalgalar oluşturur. . Bulunan bu temelde yeni radyasyon türünün keşfi ve açıklaması için geniş uygulama yüklü parçacıkların hızını ölçmek için I. E. Tamm, I. M. Frank ve P. A. Cherenkov ödüllendirildi Nobel Ödülü (1958).

geçiş radyasyonu(V. L. Ginzburg ve I. M. Frank tarafından 1946'da tahmin edildi), homojen olmayan dielektrik özelliklere sahip yüklü bir parçacığın uzayda düzgün doğrusal hareketi sırasında ortaya çıkar. Çoğu zaman, bir parçacık farklı geçirgenliklere sahip iki ortam arasındaki arayüzü geçtiğinde oluşur (geçiş radyasyonu olarak kabul edilen genellikle bu radyasyondur; bkz. Geçiş radyasyonu). sabit hızla hareket eden bir parçacığın kendi alanı farklı ortamlar farklıdır, böylece öz-alan yeniden düzenlemesi medya arasındaki arayüzde meydana gelir ve radyasyona yol açar. Geçiş radyasyonu, hızlı bir parçacığın kütlesine bağlı değildir, yoğunluğu, parçacığın hızına değil, enerjisine bağlıdır; bu, temelinde ultra yüksek enerjili parçacıkları tespit etmek için benzersiz, doğru yöntemler oluşturmayı mümkün kılar.

kırınım radyasyonu Yüklü bir parçacığın bir maddenin yüzeyine yakın bir vakumda geçişi sırasında, parçacığın yüzey homojensizlikleri ile etkileşimi nedeniyle kendi alanı değiştiğinde ortaya çıkar. Kırınım radyasyonu, maddenin yüzey özelliklerini incelemek için başarıyla kullanılır.

Yüklü parçacık sistemlerinin radyasyonu.

Yayabilen en basit sistem, değişken dipol momentli bir elektrik dipoldür - zıt yüklü iki salınımlı parçacıktan oluşan bir sistem. Dipol alan değiştiğinde, örneğin parçacıklar onları birbirine bağlayan düz çizgi (dipol ekseni) boyunca titreştiğinde, alanın bir kısmı kopar ve elektromanyetik dalgalar oluşur. Bu tür radyasyon izotropik değildir, farklı yönlerdeki enerjisi aynı değildir: parçacık salınım eksenine dik yönde maksimumdur ve dikey yönde yoktur, ara yönler için yoğunluğu sinθ 2 ile orantılıdır (θ radyasyon yönü ile parçacık salınım ekseni arasındaki açı). Gerçek yayıcılar genellikle şunlardan oluşur: Büyük bir sayı zıt yüklü parçacıklar, ancak genellikle konumları ve sistemden uzaktaki hareket ayrıntıları dikkate alındığında önemsizdir; bu durumda, aynı isimdeki ücretleri bazı ücret dağıtım merkezlerine "çekerek" gerçek dağıtımı basitleştirmek mümkündür. Sistem bir bütün olarak elektriksel olarak nötr ise, radyasyonu yaklaşık olarak bir elektrik dipolünün radyasyonu olarak kabul edilebilir.

Sistemin dipol radyasyonu yoksa, dört kutuplu veya daha fazlası olarak temsil edilebilir. Kompleks sistem- çok kutuplu. Yükler içinde hareket ettiğinde, elektrikli dört kutuplu veya çok kutuplu radyasyon ortaya çıkar. Radyasyon kaynakları ayrıca manyetik dipoller (örneğin bir akım döngüsü) veya manyetik çoklu kutuplar olan sistemler olabilir. Manyetik dipol radyasyonun yoğunluğu, kural olarak, elektrik dipol radyasyonun yoğunluğundan (v/c) 2 kat daha azdır ve elektrik dört kutuplu radyasyonla aynı büyüklük sırasına sahiptir.

Radyasyonun kuantum teorisi. Kuantum elektrodinamiği, davranışları kuantum mekaniği yasalarına tabi olan kuantum sistemlerinin (atomlar, moleküller, atom çekirdeği vb.) Radyasyon süreçlerini ele alır; bu durumda, serbest elektromanyetik alan, bu alanın bir dizi kuantumu - fotonlar olarak temsil edilir. Foton enerjisi E, frekansı v (v = ω/2π), yani E=hv (h, Planck sabitidir) ile orantılıdır ve momentum p, dalga vektörü k: p = hk ile orantılıdır. Bir foton emisyonuna, sistemin E1 enerjili bir durumdan daha düşük enerjili bir duruma (E2=E1 - hv) kuantum geçişi eşlik eder (E1 enerji seviyesinden E2 seviyesine). Bağlı bir kuantum sisteminin (örneğin bir atomun) enerjisi nicelenir, yani yalnızca ayrık değerler alır; böyle bir sistemin radyasyon frekansları da ayrıktır. Bu nedenle, bir kuantum sisteminin radyasyonu, belirli frekanslara sahip ayrı spektral çizgilerden oluşur, yani ayrı bir spektruma sahiptir. Sürekli (sürekli) bir emisyon spektrumu, kuantum geçişinin meydana geldiği sistemin başlangıç ​​​​ve son enerjilerinin değer dizilerinden biri (veya her ikisi) sürekli olduğunda (örneğin, serbest bir elektronun rekombinasyonu sırasında) elde edilir. ve bir iyon).

Kuantum elektrodinamiği, çeşitli sistemlerin radyasyon yoğunluklarını hesaplamayı, radyasyonlu olmayan geçişlerin olasılıklarını, radyasyon transfer süreçlerini, sözde radyasyon düzeltmelerini ve kuantum sistemlerinin radyasyonunun diğer özelliklerini hesaplamayı mümkün kıldı.

Uyarılmış durumlar olarak adlandırılan temel durum (minimum enerjili durum) dışındaki atomun tüm durumları kararsızdır. İçlerinde bulunan atom, belirli bir süre sonra (yaklaşık 10-8 s) kendiliğinden bir foton yayar; bu tür radyasyona spontan veya spontan denir. Bir atomun kendiliğinden emisyonunun özellikleri - yayılma yönü, yoğunluk, polarizasyon - dış koşullara bağlı değildir. Radyasyon dalga boyları seti her atom için ayrıdır kimyasal element ve atomik spektrumunu temsil eder. Bir atomun ana radyasyonu, yalnızca elektrik dipol geçişleri için seçim kurallarının izin verdiği kuantum geçişleri sırasında, yani atomun ilk ve son durumlarının özellikleri (kuantum sayıları) arasındaki belirli ilişkiler altında meydana gelebilen dipol radyasyondur. Bir atomun çok kutuplu radyasyonu (sözde yasak çizgiler) belirli koşullar altında da ortaya çıkabilir, ancak meydana geldiği geçişlerin olasılığı küçüktür ve yoğunluğu genellikle düşüktür. Radyasyon atom çekirdeği nükleer enerji seviyeleri arasındaki kuantum geçişleri sırasında meydana gelir ve karşılık gelen seçim kuralları tarafından belirlenir.

yüklü parçacıkların titreşim ve dönme hareketlerinin meydana geldiği çeşitli moleküllerin radyasyonu, elektronik-titreşim-dönme yapısına sahip karmaşık spektrumlara sahiptir (bakınız Moleküler Spektrum).

Momentum hk ve enerji hv olan bir fotonun yayılma olasılığı (n k + 1) ile orantılıdır, burada n k, emisyon anından önce sistemdeki tamamen aynı fotonların sayısıdır. n k = 0'da kendiliğinden emisyon oluşur, eğer n k ≠ 0 ise uyarılmış emisyon da görünür. Uyarılmış emisyonlu bir foton, kendiliğinden olanın aksine, bir fotonla aynı yayılma yönüne, frekansa ve polarizasyona sahiptir. dış radyasyon; uyarılmış emisyonun yoğunluğu, dış radyasyonun fotonlarının sayısı ile orantılıdır. Uyarılmış emisyonun varlığı, uyarılmış emisyon olasılığını hesaplayan A. Einstein tarafından 1916'da öne sürüldü (bkz. Einstein katsayıları). Normal koşullar altında, uyarılmış emisyonun olasılığı (ve dolayısıyla yoğunluğu) küçüktür, ancak kuantum jeneratörlerinde (lazerler), nk'yi artırmak için, çalışma maddesi (yayıcı), dış radyasyon fotonlarını yakınında tutan optik boşluklara yerleştirilir. BT. Madde tarafından yayılan her bir foton nk'yi arttırır, dolayısıyla belirli bir k ile radyasyonun yoğunluğu, diğer tüm k ile fotonların düşük bir emisyon yoğunluğunda hızla artar. Sonuç olarak, kuantum üreteci, çok dar bir v ve k değerleri bandı - tutarlı radyasyon ile uyarılmış bir radyasyon kaynağı olarak ortaya çıkıyor. Bu tür radyasyonun alanı çok yoğundur, molekül içi alanlarla büyüklük olarak karşılaştırılabilir hale gelebilir ve kuantum üreteci radyasyonunun (lazer radyasyonu) madde ile etkileşimi doğrusal olmayan hale gelir (bkz. Doğrusal olmayan optik).

Çeşitli nesnelerin radyasyonu, yapıları, özellikleri ve içlerinde meydana gelen süreçler hakkında bilgi taşır; onun çalışması, onları incelemenin güçlü ve genellikle (örneğin kozmik bedenler için) tek yoludur. Radyasyon teorisi, dünyanın modern fiziksel resminin oluşumunda özel bir rol oynar. Bu teorinin inşa sürecinde görelilik teorisi, kuantum mekaniği ortaya çıktı, yeni radyasyon kaynakları yaratıldı, radyo mühendisliği, elektronik vb.

Kaynak: Akhiezer A. I., Berestetsky V. B. Kuantum elektrodinamiği. 4. baskı M., 1981; Landau L.D., Lifshits E.M. Alan teorisi. 8. baskı M., 2001; Tamm I. E. Elektrik teorisinin temelleri. 11. baskı M., 2003.

Monoenerji iyonlaştırıcı radyasyon- aynı enerjiye sahip fotonlardan veya aynı kinetik enerjiye sahip aynı türden parçacıklardan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon.

Karışık iyonlaştırıcı radyasyon- çeşitli türlerdeki parçacıklardan veya parçacıklardan ve fotonlardan oluşan iyonlaştırıcı radyasyon.

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

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

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

kozmik radyasyon- dış uzaydan gelen birincil radyasyondan ve birincil radyasyonun atmosfer ile 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.

iyonlaştırıcı radyasyon alanı- söz konusu ortamdaki iyonlaştırıcı radyasyonun uzay-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 (fotonlar) akışının oranı dF

bir elementer kürenin hacmine, bu kürenin merkezi enine kesit alanına (dS) nüfuz eden: φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (Parçacık enerji akı yoğunluğu benzer şekilde belirlenir).

İyonlaştırıcı parçacıkların (fotonların) akıcılığı (transferi)- temel kürenin hacmine nüfuz eden iyonlaştırıcı parçacıkların (fotonlar) dN sayısının bu kürenin merkezi enine kesit alanına oranı dS: 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 nispi zayıflaması, kabul edilen 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 albedo iki ortam arasındaki ara yüzeyden yansıyan parçacıkların (fotonlar) sayısının ara yüze gelen parçacıkların (fotonlar) sayısına oranıdır.

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

Gazlarda iyonlaşma: bir gazın bir atomundan veya molekülünden bir veya daha fazla elektronun ayrılması. İyonlaşma sonucunda gazda serbest yük taşıyıcıları (elektronlar ve iyonlar) belirir ve gaz, iletkenlik yeteneği kazanır. elektrik.

"Radyasyon" terimi, görünür spektrum, kızılötesi ve ultraviyole bölgelerin yanı sıra radyo dalgaları, elektrik akımı ve iyonlaştırıcı radyasyon dahil olmak üzere elektromanyetik dalgaların aralığını kapsar. Bu fenomenlerin tüm farklılığı, yalnızca radyasyonun frekansından (dalga boyu) kaynaklanmaktadır. İyonlaştırıcı radyasyon insan sağlığı için tehlikeli olabilir. Ve onize edici radyasyon(radyasyon) - atomların veya atom çekirdeklerinin fiziksel durumunu değiştiren, onları elektrik yüklü iyonlara veya nükleer reaksiyon ürünlerine dönüştüren bir radyasyon türü. Belirli koşullar altında, bu tür iyonların veya nükleer reaksiyon ürünlerinin vücut dokularında bulunması, hücre ve moleküllerdeki süreçlerin seyrini değiştirebilir ve bu olaylar biriktiği takdirde, seyri bozabilir. biyolojik reaksiyonlar vücutta, yani insan sağlığı için risk oluşturmaktadır.

2. RADYASYON TÜRLERİ

Sıfırdan farklı bir kütleye sahip parçacıklardan oluşan parçacık radyasyonu ve elektromanyetik (foton) radyasyon vardır.

2.1. Corpusküler radyasyon

Corpusküler iyonlaştırıcı radyasyon, alfa radyasyonu, elektron, proton, nötron ve mezon radyasyonunu içerir. kinetik enerjisi atomları iyonize etmek için yeterli olan yüklü parçacıkların (α-, β-parçacıkları, protonlar, elektronlar) akışından oluşan korpüsküler radyasyon

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

Buna göre, yüksüz parçacık akışından oluşan parçacık radyasyonuna dolaylı iyonlaştırıcı radyasyon denir.

Şekil 1. 212 Bi'nin çürüme şeması.

2.1.1 Alfa radyasyonu

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

Alfa radyasyonu - helyum atomlarının çekirdeği akışı (pozitif yüklü ve

nispeten ağır parçacıklar).

Çekirdeğin radyoaktif bozunmasının bir sonucu olarak doğal alfa radyasyonu, 83'ten büyük bir atom numarasıyla başlayan, yani ağır elementlerin kararsız çekirdeklerinin karakteristiğidir. uranyum ve toryum serisinin doğal radyonüklidleri ve yapay olarak elde edilen transuranyum elementleri için.

Doğal bir radyonüklidin a-bozunmasının tipik bir şeması, Şekil 1'de gösterilmektedir ve bir radyonüklidin bozunması sırasında oluşan a-parçacıklarının enerji spektrumu, Şekil 1'de gösterilmektedir.

İncir. 2.

Şekil 2 α parçacıklarının enerji spektrumu

α-bozunma olasılığı, α-radyoaktif çekirdeğin kütlesinin (ve dolayısıyla iyonların toplam enerjisinin), α-parçacığı ve oluşan yavru çekirdeğin kütlelerinin toplamından daha büyük olmasından kaynaklanmaktadır. α bozunmasından sonra. İlk (ana) çekirdeğin fazla enerjisi, α parçacığının kinetik enerjisi ve yavru çekirdeğin geri tepmesi şeklinde salınır. α-parçacıkları pozitif yüklü helyum çekirdekleridir - 2 He4 ve çekirdekten 15-20 bin km / s hızla uçarlar. Yolda, ortamın güçlü bir iyonlaşmasını sağlarlar,

elektronları atomların yörüngelerinden çekmek.

α parçacıklarının havadaki aralığı yaklaşık 5-8 cm, suda - 30-50 mikron, metallerde - 10-20 mikrondur. α ışınları ile iyonlaştırıldığında maddede kimyasal değişimler gözlenir ve kristal yapı bozulur. katılar. α-parçacığı ile çekirdek arasında elektrostatik bir itme olduğundan, doğal radyonüklidlerin α-parçacıklarının (maksimum enerji 8.78 MeV y214 Po) etkisi altında nükleer reaksiyonların olasılığı çok küçüktür ve yalnızca hafif çekirdeklerde gözlenir ( Li, Be, B, C, N, Na, Al) oluşturmak için Radyoaktif İzotoplar ve serbest nötronlar.

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 elastik ve elastik olmayan etkileşimlerde dönüştüren nötron akışı. Esnek olmayan etkileşimlerde, hem yüklü parçacıklardan hem de gama kuantumundan (gama radyasyonu) oluşabilen ikincil radyasyon ortaya çıkar. Elastik etkileşimlerle, maddenin olağan iyonlaşması mümkündür.

Nötron radyasyonunun kaynakları şunlardır: kendiliğinden bölünebilen radyonüklidler; özel olarak yapılmış radyonüklid nötron kaynakları; elektron, proton, iyon hızlandırıcıları; nükleer reaktörler; kozmik radyasyon.

Biyolojik açıdan Nötronlar nükleer reaksiyonlarda üretilir ( nükleer reaktörler ve diğer endüstriyel ve laboratuvar kurulumlarında ve ayrıca nükleer patlamalarda).

nötronlar yok elektrik şarjı. Geleneksel olarak, kinetik enerjiye bağlı olarak nötronlar hızlı (10 MeV'ye kadar), ultra hızlı, orta, yavaş ve termal olarak ayrılır. Nötron radyasyonu yüksek nüfuz etme gücüne sahiptir. Yavaş ve termal nötronlar nükleer reaksiyonlara girerek kararlı veya radyoaktif izotopların oluşmasına neden olur.

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

özellikleri:

	Yük (e - elektron yükü)			qn = (-0,4 ± 1,1) 10-21 e
					939,56533 ± 0,00004 MeV,
	atomik birimlerde			1,00866491578 ± 0,00000000055 amu
	nötron ve proton arasındaki kütle farkı			mn - en = 1,2933318 ± 0,0000005MeV,
	atomik birimlerde			0,0013884489 ± 0,0000000006 amu
	Ömür			tn = 885,4 ± 0,9stat ± 0,4 sist s
	Manyetik moment			mn = -1,9130427 ± 0,0000005 mN
	Elektrik dipol momenti			dn< 0,63·10-25 e ·см (CL=90%)
	elektriksel polarizasyon
				bir = (	) 10-3 fm 3

Nötronun bu özellikleri, onu bir yandan incelenen bir nesne olarak, diğer yandan araştırmaların yürütüldüğü bir araç olarak kullanmayı mümkün kılar. İlk durumda, araştırma benzersiz özellikler ilgili olan ve elektrozayıf etkileşimin temel parametrelerini en güvenilir ve doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kılan ve böylece Standart Modeli onaylayan veya çürüten nötron. Nötronda bir manyetik momentin varlığı zaten bunun kanıtıdır. karmaşık yapı, yani onun "ilköğretim dışı". İkinci durumda, farklı enerjilere sahip polarize olmayan ve polarize nötronların çekirdeklerle etkileşimi, bunların nükleer ve temel parçacık fiziğinde kullanılmasını mümkün kılar. Nötron optiğinden nötronlar tarafından nükleer fisyona kadar çeşitli süreçlerde zamanın tersine çevrilmesi altında parite ihlali ve değişmezliğin etkilerinin incelenmesi çok uzaktır. tam liste en güncel araştırma alanları.

Reaktör termal nötronlarının madde içindeki atomlar arası mesafelerle karşılaştırılabilir dalga boylarına sahip olması, onları yoğun madde çalışması için vazgeçilmez bir araç haline getiriyor. Nötronların atomlarla etkileşimi nispeten zayıftır, bu da nötronların maddenin yeterince derinine nüfuz etmesine izin verir - bu, X ışınlarına ve γ ışınlarına ve ayrıca yüklü parçacık ışınlarına kıyasla önemli avantajlarıdır. kütlenin varlığı nedeniyle, aynı momentuma sahip (dolayısıyla aynı dalga boyunda) nötronlar, x ışınları ve γ ışınlarından çok daha düşük enerjiye sahiptir ve bu enerjinin, atomların ve moleküllerin termal titreşimlerinin enerjisi ile karşılaştırılabilir olduğu ortaya çıkar. maddenin yalnızca 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 uyarılmalarını incelemek için onların kullanılmasını mümkün kılar.

Nötronların atomlar tarafından saçılması esas olarak nükleer kuvvetler, bu nedenle, tutarlı saçılmalarının enine kesitleri hiçbir şekilde atom numarasıyla ilişkili değildir (X-ışınları ve γ-ışınlarının aksine). Bu nedenle, malzemelerin nötronlarla ışınlanması, X ışınları ve γ ışınları kullanılarak tanımlanması neredeyse imkansız olan hafif (hidrojen, oksijen vb.) Elementlerin atomlarının konumlarının ayırt edilmesini mümkün kılar. Bu nedenle nötronlar biyolojik nesnelerin incelenmesinde, malzeme biliminde, tıpta ve diğer alanlarda başarıyla kullanılmaktadır. Ek olarak, farklı izotoplar için nötron saçılma kesitlerindeki farklılık, malzemede yalnızca benzer atom numaralarına sahip elementleri ayırt etmeyi değil, aynı zamanda izotopik bileşimlerini incelemeyi de mümkün kılar. Negatif tutarlı saçılma genliğine sahip izotopların varlığı, benzersiz fırsat Biyoloji ve tıpta da çok sık kullanılan incelenen medyanın aksine.

Tutarlı saçılma- radyasyonun frekansın korunumu ile ve birincil radyasyonun fazından π farklı olan bir faz ile saçılması. Saçılan dalga, gelen dalgayla veya diğer tutarlı şekilde saçılan dalgalarla karışabilir.

Etrafımız çevrili her yerde Elektromanyetik alanlar. Dalga aralıklarına bağlı olarak, canlı organizmalar üzerinde farklı şekilde hareket edebilirler. İyonlaştırıcı olmayan radyasyon daha iyi huylu olarak kabul edilir, ancak bazen güvensizdirler. Bu fenomenler nelerdir ve vücudumuz üzerinde nasıl bir etkileri vardır?

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon nedir?

Enerji küçük parçacıklar ve dalgalar şeklinde yayılır. Yayılma ve yayılma sürecine radyasyon denir. Nesneler ve canlı dokular üzerindeki etkinin doğasına göre, iki ana türü ayırt edilir. Birincisi - iyonlaştırıcı, atomların bölünmesi sonucu oluşan bir temel parçacık akışıdır. Radyoaktif, X-ışını, yerçekimi radyasyonu ve Hawking ışınlarını içerir.

İkincisi, iyonlaştırıcı olmayan radyasyondur. Aslında bunlar elektromanyetiktir, 1000 nm'den fazladır ve salınan enerji miktarı 10 keV'den azdır. Sonuç olarak ışık ve ısı yayan mikrodalgalar şeklinde hareket eder.

Bu radyasyon, birinci türden farklı olarak etki ettiği maddenin moleküllerini ve atomlarını iyonize etmez, yani molekülleri arasındaki bağları koparmaz. Elbette bunun da istisnaları vardır. Bu nedenle, bazı türler, örneğin UV ışınları, bir maddeyi iyonize edebilir.

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon türleri

Elektromanyetik radyasyon, iyonlaştırıcı olmayan radyasyondan çok daha geniş bir kavramdır. Yüksek frekanslı X-ışınları ve gama ışınları da elektromanyetiktir, ancak daha serttirler ve maddeyi iyonlaştırırlar. Diğer tüm EMR türleri iyonlaştırıcı değildir, enerjileri maddenin yapısını bozmak için yeterli değildir.

Aralarında en uzun olanı, menzili ultra uzun (10 km'den fazla) ile ultra kısa (10 m - 1 mm) arasında değişen radyo dalgalarıdır. Diğer EM radyasyonların dalgaları 1 mm'den azdır. Radyo emisyonu kızılötesi veya termal hale geldikten sonra, dalgalarının uzunluğu ısıtma sıcaklığına bağlıdır.

Görünür ışık da iyonlaştırıcı değildir ve ilki genellikle optik olarak adlandırılır. Spektrumu ile kızılötesi ışınlara çok yakındır ve cisimler ısıtıldığında oluşur. Ultraviyole radyasyon X ışınlarına yakındır, bu nedenle iyonlaşma yeteneğine sahip olabilir. 400 ila 315 nm dalga boylarında insan gözü tarafından tanınır.

kaynaklar

İyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik radyasyon hem doğal hem de yapay kaynaklı olabilir. Ana doğal kaynaklardan biri Güneş'tir. Her türlü radyasyonu yayar. Gezegenimize tam olarak girmeleri dünya atmosferi tarafından engelleniyor. Ozon tabakası sayesinde nem, karbondioksit, zararlı ışınların etkisi büyük ölçüde azaltılır.

Radyo dalgaları için yıldırım, uzay nesnelerinin yanı sıra doğal bir kaynak görevi görebilir. Termal kızılötesi ışınlar, ana radyasyon yapay nesnelerden gelse de, istenen sıcaklığa ısıtılmış herhangi bir vücut yayabilir. Bu nedenle, ana kaynakları her evde bulunan ısıtıcılar, brülörler ve sıradan akkor ampullerdir.

Bir kişi üzerindeki etki

Elektromanyetik radyasyon dalga boyu, frekans ve polarizasyon ile karakterize edilir. Tüm bu kriterlerden ve etkisinin gücüne bağlıdır. Dalga ne kadar uzun olursa, nesneye o kadar az enerji aktarır, bu da daha az zararlı olduğu anlamına gelir. Desimetre-santimetre aralığındaki radyasyon en zararlı olanıdır.

İyonlaştırıcı olmayan radyasyona uzun süre maruz kalmak sağlığa zarar verebilir, ancak orta dozlarda faydalı olabilir. ciltte ve göz korneasında yanıklara neden olabilir, çeşitli mutasyonlara neden olabilir. Ve tıpta, onların yardımıyla ciltte D3 vitamini sentezler, ekipmanı sterilize eder, su ve havayı dezenfekte ederler.

Eczanede kızılötesi radyasyon metabolizmayı iyileştirmek ve kan dolaşımını, dezenfeksiyonu teşvik etmek için kullanılır Gıda Ürünleri. Aşırı ısınma ile bu radyasyon, gözün mukoza zarını büyük ölçüde kurutabilir ve maksimum güçte bir DNA molekülünü bile yok edebilir.

Radyo dalgaları, mobil ve radyo iletişimi, navigasyon sistemleri, televizyon ve diğer amaçlar için kullanılır. Ev aletlerinden yayılan radyo frekanslarına sürekli maruz kalmak, sinir sisteminin uyarılabilirliğini artırabilir, beyin fonksiyonlarını bozabilir ve olumsuz etkiler. kardiyovasküler sistem ve üreme işlevi.

Radyoaktivite, 1896'da Fransız bilim adamı Antoine Henri Becquerel tarafından uranyum tuzlarının ışımasını incelerken keşfedildi. Dış etkiye sahip olmayan (kendiliğinden) uranyum tuzlarının, ışıktan izole edilmiş fotoğraf plakalarını aydınlatan, havayı iyonize eden, ince metal plakalardan nüfuz eden ve bir dizi maddenin ışıldamasına neden olan, bilinmeyen bir yapıya sahip radyasyon yaydığı ortaya çıktı. Polonyum 21084Ro ve radyum 226 88Ra içeren maddeler aynı özelliğe sahipti.

Daha da önce, 1985'te, X-ışınları yanlışlıkla Alman fizikçi Wilhelm Roentgen tarafından keşfedildi. Marie Curie "radyoaktivite" kelimesini icat etti.

Radyoaktivite, kimyasal bir elementin atom çekirdeğinin kendiliğinden dönüşümüdür (bozunması), atom numarasında veya kütle sayısında bir değişikliğe yol açar. Çekirdeğin bu dönüşümü sırasında radyoaktif radyasyon yayılır.

Doğal ve yapay radyoaktiviteyi ayırt eder. Doğal radyoaktivite, doğal olarak oluşan kararsız izotoplarda gözlemlenen radyoaktiviteyi ifade eder. Yapay radyoaktivite, nükleer reaksiyonlar sonucu elde edilen izotopların radyoaktivitesi olarak adlandırılır.

Canlı bir organizmanın dokuları üzerinde eşit olmayan bir etkiye sahip olan, enerji ve nüfuz etme kabiliyeti bakımından farklılık gösteren birkaç radyoaktif radyasyon türü vardır.

alfa radyasyonu her biri iki proton ve iki nötrondan oluşan pozitif yüklü parçacıklardan oluşan bir akımdır. Bu tür radyasyonun nüfuz etme gücü düşüktür. Birkaç santimetre hava, birkaç sayfa kağıt, sıradan giysilerle geciktirilir. Alfa radyasyonu gözler için tehlikeli olabilir. Derinin dış tabakasına pratik olarak nüfuz edemez ve alfa parçacıkları yayan radyonüklitler vücuda girene kadar tehlike oluşturmaz. açık yara, yiyecekle veya solunan havayla - o zaman son derece tehlikeli hale gelebilirler. Nispeten ağır pozitif yüklü alfa parçacıkları ile ışınlama sonucunda canlı organizmaların hücre ve dokularında belli bir süre sonra ciddi hasarlar oluşabilmektedir.

beta radyasyonu- bu, boyutu ve kütlesi alfa parçacıklarından çok daha küçük olan, muazzam bir hızda hareket eden negatif yüklü bir elektron akışıdır. Bu radyasyon, alfa radyasyonuna kıyasla daha büyük bir nüfuz etme gücüne sahiptir. Alüminyum gibi ince bir metal levha veya 1,25 cm kalınlığında bir ahşap tabakası ile korunabilir.Bir kişi sıkı giysiler giymiyorsa, beta parçacıkları deriden birkaç milimetre derinliğe kadar nüfuz edebilir. Vücut giysilerle örtülmezse beta radyasyonu cilde zarar verebilir, 1-2 santimetre derinliğe kadar vücut dokularına geçer.

gama radyasyonu, X-ışınları gibi, ultra yüksek enerjilerin elektromanyetik radyasyonudur. Çok kısa dalga boylarının ve çok yüksek frekansların radyasyonudur. Tıbbi muayeneden geçen herkes röntgen ışınlarına aşinadır. Gama radyasyonu yüksek bir nüfuz etme gücüne sahiptir, ondan yalnızca kalın bir kurşun veya beton tabakası ile korunabilir. X ışınları ve gama ışınları elektrik yükü taşımazlar. Herhangi bir organa zarar verebilirler.

Tüm radyoaktif radyasyon türleri görülemez, hissedilemez veya duyulamaz. Radyasyonun rengi, tadı, kokusu yoktur. Radyonüklitlerin bozunma hızını bilinen kimyasal, fiziksel, biyolojik ve diğer yöntemlerle değiştirmek pratik olarak imkansızdır. Radyasyon dokulara ne kadar çok enerji iletirse vücutta o kadar çok hasara neden olur. Vücuda aktarılan enerji miktarına doz denir. Vücut, radyoaktif dahil her tür radyasyondan bir doz radyasyon alabilir. Bu durumda, radyonüklidler vücudun dışında veya içinde olabilir. Işınlanan cismin birim kütlesi tarafından soğurulan radyasyon enerjisi miktarına soğurulan doz denir ve SI sisteminde gri (Gy) cinsinden ölçülür.

Aynı soğurulan doz ile alfa radyasyonu, beta ve gama radyasyonundan çok daha tehlikelidir. Bir kişiye çeşitli radyasyon türlerinin maruz kalma derecesi, eşdeğer doz gibi bir özellik kullanılarak tahmin edilir. vücut dokularına farklı şekillerde zarar verir. SI sisteminde sievert (Sv) adı verilen birimlerle ölçülür.

Radyoaktif bozunma, kendiliğinden meydana gelen çekirdeklerin doğal radyoaktif dönüşümüdür. Radyoaktif bozunmaya uğrayan çekirdeğe ana çekirdek denir; ortaya çıkan yavru çekirdek, kural olarak, uyarılır ve temel duruma geçişine bir γ-foton emisyonu eşlik eder. O. gama radyasyonu, radyoaktif dönüşümlerin uyarılmış ürünlerinin enerjisini azaltmanın ana şeklidir.

Alfa bozunması. β-ışınları bir helyum He çekirdeği akışıdır. Alfa bozunmasına, bir a-parçacığının (He) çekirdekten ayrılması eşlik ederken, başlangıçta yükü 2 daha az ve kütle numarası 4 birim olan yeni bir kimyasal elementin atomunun çekirdeğine dönüşür. az.

α-parçacıklarının (yani He çekirdeklerinin) bozunmuş çekirdekten dışarı uçma hızları çok yüksektir (~106 m/s).

Maddenin içinden geçen a-parçacığı enerjisini yavaş yavaş kaybeder, onu madde moleküllerinin iyonlaşmasına harcar ve sonunda durur. Bir α parçacığı, yolunun 1 cm'si başına yolunda yaklaşık 106 çift iyon oluşturur.

Maddenin yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, α-parçacıklarının durma aralığı o kadar kısa olur. Normal basınçta havada, aralık birkaç cm, suda, insan dokularında (kaslar, kan, lenf) 0,1-0,15 mm'dir. α-parçacıkları, sıradan bir kağıt parçası tarafından tamamen yakalanır.

α-parçacıkları, dış maruz kalma durumunda çok tehlikeli değildir, çünkü. giysi, lastik ile geciktirilebilir. Ancak α-parçacıkları, ürettikleri yüksek yoğunlukta iyonlaşma nedeniyle insan vücuduna girdiklerinde çok tehlikelidir. Doku hasarı geri döndürülemez.

Üç tür beta bozunması vardır. Birincisi dönüşüm geçirip elektron yayan çekirdek, ikincisi pozitron, üçüncüsü elektron yakalama (e-yakalama) olarak adlandırılır, çekirdek elektronlardan birini soğurur.

Üçüncü bozunma türü (elektron yakalama), çekirdeğin atomunun elektronlarından birini emmesi ve bunun sonucunda protonlardan birinin nötrino yayarken nötrona dönüşmesidir:

β-parçacıklarının boşluktaki hızı, ışık hızının 0,3 - 0,99'u kadardır. α parçacıklarından daha hızlıdırlar, yaklaşmakta olan atomların arasından uçarlar ve onlarla etkileşime girerler. β-parçacıkları daha düşük bir iyonlaşma etkisine sahiptir (havadaki yolun 1 cm'si başına 50-100 çift iyon) ve bir β-parçacığı vücuda girdiğinde, α-parçacıklarından daha az tehlikelidir. Bununla birlikte, β-parçacıklarının nüfuz etme gücü yüksektir (biyolojik dokularda 10 cm'den 25 m'ye ve 17,5 mm'ye kadar).

Gama radyasyonu, radyoaktif dönüşümler sırasında atomların çekirdekleri tarafından yayılan ve boşlukta 300.000 km/s sabit hızla yayılan elektromanyetik radyasyondur. Bu radyasyona, kural olarak, β bozunması ve daha az sıklıkla α bozunması eşlik eder.

γ-radyasyonu X-ışınlarına benzer, ancak çok daha yüksek bir enerjiye sahiptir (daha kısa bir dalga boyunda). Elektriksel olarak nötr olan γ-ışınları, manyetik ve elektrik alanlarda sapmaz. Madde ve vakumda, doğrudan iyonlaşmaya neden olmadan kaynaktan her yöne doğru doğrusal ve düzgün bir şekilde yayılırlar; bir ortamda hareket ederken, iyonlaşma sürecini üreten enerjilerinin bir kısmını veya tamamını onlara aktararak elektronları yok ederler. 1 cm'lik akış için γ-ışınları 1-2 çift iyon oluşturur. Havada, birkaç yüz metre ve hatta kilometre, betonda - 25 cm, kurşunda - 5 cm'ye kadar, suda - onlarca metre ve canlı organizmalar içinden geçerler.

γ-ışınları, bir dış radyasyon kaynağı olarak canlı organizmalar için önemli bir tehlike oluşturur.

Zamanımızın gerçekleri öyle ki, yeni faktörler insanların doğal yaşam alanlarını giderek daha fazla işgal ediyor. Bunlardan biri çeşitli elektromanyetik radyasyon türleridir.

Doğal elektromanyetik arka plan her zaman insanlara eşlik etmiştir. Ancak yapay bileşeni sürekli olarak yeni kaynaklarla güncellenmektedir. Her birinin parametreleri, radyasyonun gücü ve doğası, dalga boyu ve sağlık üzerindeki etki derecesi bakımından farklılık gösterir. İnsanlar için en tehlikeli radyasyon türü hangisidir?

Elektromanyetik radyasyon bir insanı nasıl etkiler?

Elektromanyetik radyasyon, havada belirli bir yasaya göre değişen elektrik ve manyetik alanların birleşimi olan elektromanyetik dalgalar şeklinde yayılır. Frekansa bağlı olarak, şartlı olarak aralıklara ayrılır.

Vücudumuzdaki bilgi aktarım süreçleri doğası gereği elektromanyetiktir. Gelen elektromanyetik dalgalar, bu mekanizmaya, doğası gereği hataları ayıklanan, önce sağlıksız durumlara neden olan ve sonra patolojik değişiklikler"orada ince bir şekilde kırılır" ilkesine göre. Birinde hipertansiyon var, diğerinde aritmi var, üçüncüsünde hormonal dengesizlik var, vb.

Radyasyonun organ ve dokular üzerindeki etki mekanizması

Radyasyonun insan organları ve dokuları üzerindeki etki mekanizması nedir? 10 Hz'in altındaki frekanslarda insan vücudu bir iletken gibi davranır. İletim akımlarına karşı özellikle hassas gergin sistem. İTİBAREN hafif artış Dokuların sıcaklığı, vücutta işleyen ısı transfer mekanizması tarafından tamamen karşılanır.

Yüksek frekanslı elektromanyetik alanlar başka bir konudur. Biyolojik etkileri, ışınlanmış dokuların sıcaklığında gözle görülür bir artışla ifade edilir ve vücutta geri dönüşümlü ve geri dönüşü olmayan değişikliklere neden olur.

Saatte 50 mikroröntgenden fazla mikrodalga radyasyon dozu alan bir kişi, hücresel düzeyde bozukluklar yaşayabilir:

• ölü doğan çocuklar;
• çeşitli vücut sistemlerinin aktivitesindeki bozukluklar;
• akut ve kronik hastalıklar.

Hangi tür radyasyon en yüksek nüfuz etme gücüne sahiptir?

Hangi elektromanyetik radyasyon aralığı en tehlikelidir? Her şey o kadar basit değil. Radyasyon süreci ve enerjinin emilmesi belirli kısımlar - kuantum şeklinde gerçekleşir. Dalga boyu ne kadar kısa olursa, kuantası o kadar fazla enerjiye sahip olur ve insan vücuduna girdiğinde o kadar fazla sorun çıkarabilir.

En "enerjik" kuantumlar, sert X-ışını ve gama radyasyonundadır. Kısa dalga radyasyonun tüm sinsiliği, radyasyonun kendisini hissetmememiz, yalnızca büyük ölçüde insan dokularına ve organlarına nüfuz etme derinliğine bağlı olan zararlı etkilerinin sonuçlarını hissetmemizdir.

En yüksek nüfuz etme gücüne sahip radyasyon türü hangisidir? Tabii ki, bu minimum dalga boyuna sahip radyasyondur, yani:

• röntgen;

En büyük nüfuz etme gücüne sahip olan bu radyasyonların kuantumlarıdır ve en tehlikeli olanı atomları iyonize etmeleridir. Sonuç olarak, düşük radyasyon dozlarında bile kalıtsal mutasyon olasılığı vardır.

Röntgen demişken, tek doz de tıbbi muayenelerçok küçük ve çoğu izin verilen dozömür boyu birikmiş 32 Roentgen'i geçmemelidir. Yüzlerce alacaktı röntgen kısa zaman aralıklarında gerçekleştirilir.

Gama radyasyonunun kaynağı ne olabilir? Kural olarak, radyoaktif elementlerin bozunması sırasında ortaya çıkar.

Ultraviyole ışınlarının sert kısmı sadece molekülleri iyonize etmekle kalmaz, aynı zamanda retinada çok ciddi hasarlara neden olur. Ve genel olarak, insan gözü en çok açık yeşil renge karşılık gelen dalga boylarına duyarlıdır. 555–565 nm dalgalarına karşılık gelirler. Alacakaranlıkta, görüş hassasiyeti daha kısa - 500 nm'lik mavi dalgalara doğru kayar. Bunun nedeni, bu dalga boylarını algılayan çok sayıda fotoreseptördür.

Ancak görme organlarındaki en ciddi hasar, görünür aralıktaki lazer radyasyonundan kaynaklanır.

Dairede aşırı radyasyon tehlikesi nasıl azaltılır

Yine de, insanlar için en tehlikeli radyasyon türü hangisidir?

Hiç şüphe yok ki, gama radyasyonu çok "dostça" değildir. insan vücudu. Ancak daha düşük frekanslı elektromanyetik dalgalar bile sağlığa zarar verebilir. Acil veya planlı bir elektrik kesintisi, günlük hayatımızı ve alışılmış işlerimizi sekteye uğratır. Dairelerimizin tüm elektronik "doldurulması" işe yaramaz hale geliyor ve biz interneti kaybettik, hücresel iletişim, televizyonun dünyayla bağlantısı kesildi.

Elektrikli ev aletlerinin tüm cephaneliği, bir dereceye kadar, bağışıklığı azaltan ve endokrin sistemin işleyişini bozan bir elektromanyetik radyasyon kaynağıdır.

Kişinin ikamet ettiği yerin yüksek gerilim iletim hatlarına uzaklığı ile olayın meydana gelmesi arasında bağlantı kurulmuştur. malign tümörler. çocukluk çağı lösemisi dahil. Bu üzücü gerçekler süresiz olarak devam ettirilebilir. Operasyonlarında belirli becerileri geliştirmek daha önemlidir:

• elektrikli ev aletlerinin çoğunu kullanırken, 1 ila 1,5 metrelik bir mesafeyi korumaya çalışın;
• onları dairenin farklı yerlerine yerleştirin;
• elektrikli tıraş makinesinin, zararsız bir blenderin, saç kurutma makinesinin, elektrikli Diş fırçası- kafaya yakınlığı nedeniyle tehlikeli, yeterince güçlü bir elektromanyetik alan yaratın.

Dairede elektromanyetik duman seviyesi nasıl kontrol edilir

Bu amaçlar için özel bir dozimetreye sahip olmak iyi olur.

Radyo frekans aralığı için güvenli bir radyasyon dozu vardır. Rusya için enerji akışı yoğunluğu olarak tanımlanır ve W/m² veya µW/cm² cinsinden ölçülür.

1. 3 Hz ile 300 kHz arasındaki frekanslar için radyasyon dozu 25 W/m²'yi geçmemelidir.
2. 300 MHz ila 30 GHz 10 - 100 µW/cm² arasındaki frekanslar için.

Çeşitli ülkelerde, radyasyon riskini değerlendirmek için kullanılan kriterlerin yanı sıra niceleme değerler farklılık gösterebilir.

Bir dozimetrenin yokluğunda, oldukça basit ve etkili yöntem elektrikli ev aletlerinizden yayılan elektromanyetik radyasyon seviyesinin kontrol edilmesi.

1. Tüm elektrikli aletleri açın. Çalışan bir radyo ile her birine tek tek yaklaşın.
2. İçinde meydana gelen parazit seviyesi (çatlak, gıcırtı, gürültü), hangi cihazların daha güçlü elektromanyetik radyasyon kaynağı olduğunu size söyleyecektir.
3. Bu manipülasyonu duvarların yakınında tekrarlayın. Buradaki parazit seviyesi, elektromanyetik sis tarafından en çok kirlenen yerleri de gösterecektir.

Belki mobilyaları yeniden düzenlemek mantıklıdır? Modern dünyada vücudumuz zaten aşırı zehirlenmeye maruz kalıyor, bu nedenle elektromanyetik radyasyona karşı korunmak için yapılacak herhangi bir eylem, sağlığınızın hazinesinde tartışılmaz bir artıdır.