Příklady záření alfa. Co je to částice alfa? Oblasti použití alfa záření

Alfa částice je v jaderné fyzice kladně nabitá částice, která vzniká rozpadem jader a má dva protony a dva neutrony. Tok takových částic se obvykle nazývá alfa záření.

Tento jev poprvé zmínil vědec E. Rutherford na počátku 20. století, který jako jeden z prvních navrhl přítomnost beta, gama a samozřejmě alfa částic a provedl mnoho experimentů na transformaci jader dusíku. do kyslíkových jader. Mezi několika druhy záření je alfa záření pro živé bytosti nejbezpečnější.

Hlavní charakteristiky

Částice alfa vypadá jako symetrický objekt ve tvaru koule o poloměru přibližně 2·10 -13 cm, její hmotnost je 6,6·10 -27 kg. Její rychlost pohybu je poměrně nízká, když opustí jádro, je schopna se posunout na určitou vzdálenost, pak se zastaví.

Při těsném kontaktu s lidskou kůží může proniknout do vzdálenosti pouhých několika mikronů. To se vysvětluje procesem ionizace, při kterém proudění odevzdá většinu své původní energie.

Interakce alfa záření s různými látkami

Částice, které produkují záření alfa, jsou poměrně těžké, v důsledku čehož mají nízkou rychlost. Také stojí za zmínku, že přenášejí velké množství své energie do absorbéru nízkou rychlostí a tvoří se velké množství iontových párů. Uvažujeme například částici s rychlostí 20 mm/s, která je schopna vytvořit ve vzduchu přibližně sto tisíc iontových párů.

Vliv na živé organismy

Vnější penetrační síla tohoto záření je malá a může být zcela zablokována vrstvou papíru. Při malém vnějším vlivu je možný vznik zhoubných nádorů a narušení správného metabolismu. U tohoto typu jsou však sliznice těla a očí náchylné k poškození, které nelze dále léčit.

V procesu velkého počtu studií vědci dospěli k závěru, že částice alfa, které vstupují do živého organismu prostřednictvím potravy, vody a vzduchu, mohou způsobit skutečně katastrofální destrukci, protože zcela spálí živý organismus zevnitř. Za zvláště nebezpečné jsou považovány alfa částice plutonia 239, které se aktivně hromadí v ledvinách, játrech, plicích, slezině a vedou k těžké formě nemoci z ozáření a poté k rychlé smrti.

Populárně vědecký film o Ernestu Rutherfordovi

Slovo radiace, v překladu z angličtiny „radiation“ znamená záření a používá se nejen ve vztahu k radioaktivitě, ale i řadě dalších fyzikální jevy, Například: solární radiace, tepelné záření atd. Proto by se ve vztahu k radioaktivitě měl uplatňovat koncept „ionizujícího záření“ přijatý ICRP (Mezinárodní komise pro radiační ochranu) a Standardy radiační bezpečnosti.

ionizující radiace ( IONIZUJÍCÍ RADIACE)?

Ionizující záření je záření (elektromagnetické, korpuskulární), které při interakci s látkou přímo nebo nepřímo způsobuje ionizaci a excitaci jejích atomů a molekul. Energie ionizujícího záření je dostatečně vysoká na to, aby při interakci s hmotou vytvořila dvojici iontů různých znaků, tzn. ionizují prostředí, do kterého tyto částice nebo gama paprsky dopadají.

Ionizující záření se skládá z nabitých a nenabitých částic, mezi které patří i fotony.

Co je radioaktivita?

Radioaktivita je spontánní přeměna atomových jader na jádra jiných prvků. Doprovázeno ionizujícím zářením. Existují čtyři známé typy radioaktivity:

• alfa rozpad - radioaktivní přeměna atomového jádra, při které je emitována alfa částice;
• beta rozpad je radioaktivní přeměna atomového jádra, při které jsou emitovány beta částice, tj. elektrony nebo pozitrony;
• samovolné štěpení atomových jader - samovolné štěpení těžkých atomových jader (thorium, uran, neptunium, plutonium a další izotopy transuranových prvků). Poločasy spontánně štěpitelných jader se pohybují od několika sekund do 1020 pro Thorium-232;
• protonová radioaktivita je radioaktivní přeměna atomového jádra, při které jsou emitovány nukleony (protony a neutrony).

Co jsou izotopy?

Izotopy jsou odrůdy stejných atomů chemický prvek, mající různá hmotnostní čísla, ale mající stejný elektrický náboj atomových jader, a proto zabírající D.I. v periodické tabulce prvků. Mendělejev má stejné místo. Například: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Existují stabilní (stabilní) izotopy a nestabilní izotopy – takové, které se samovolně rozpadají radioaktivním rozpadem, tzv. radioaktivní izotopy. Je známo asi 250 stabilních a asi 50 přírodních radioaktivních izotopů. Příkladem stabilního izotopu je Pb206, Pb208, což je konečný produkt rozpadu radioaktivních prvků U235, U238 a Th232.

ZAŘÍZENÍ PRO měření radiace a radioaktivity.

K měření úrovně radiace a obsahu radionuklidů na různých objektech se používají speciální měřicí přístroje:

• k měření expozičního dávkového příkonu záření gama, rentgenového záření, hustoty toku záření alfa a beta, neutronů, dozimetrů pro různé účely;
• k určení typu radionuklidu a jeho obsahu v objektech životní prostředí Používají se spektrometrické dráhy skládající se z detektoru záření, analyzátoru a osobní počítač s příslušným programem pro zpracování emisního spektra.

Momentálně k dostání v obchodech různé druhy měřiče záření různých typů, účelů a majících široké možnosti. Jako příklad uvádíme několik modelů zařízení, které jsou nejoblíbenější v profesionálních a domácích činnostech:

Profesionální dozimetr-radiometr byl vyvinut pro radiační monitorování bankovek bankovními pokladnami, aby vyhověl „Pokynu Ruské banky ze dne 4. prosince 2007 N 131-I „O postupu identifikace, dočasného uložení, zrušení a zničení bankovek s radioaktivní kontaminací“.

Nejlepší dozimetr pro domácnost od předního výrobce, tento přenosný měřič záření se časem osvědčil. Díky snadné použití, malé rozměry a nízká cena, uživatelé jej nazývali oblíbeným, doporučují jej přátelům a známým, bez obav z doporučení.

SRP-88N (scintilační vyhledávací radiometr) - profesionální radiometr určený k vyhledávání a detekci zdrojů fotonového záření. Disponuje digitálními a číselníkovými indikátory, možností nastavení prahové hodnoty alarmu, což výrazně usnadňuje práci při kontrole území, kontrole kovového odpadu atd. Detekční jednotka je vzdálená. Jako detektor se používá scintilační krystal NaI. Autonomní napájecí zdroj 4 prvky F-343.

DBG-06T - určený k měření expozičního dávkového příkonu (EDR) fotonového záření. Zdrojem proudu je galvanický prvek typu „korund“.

DRG-01T1 - určený k měření expozičního dávkového příkonu (EDR) fotonového záření.

DBG-01N - určený pro detekci radioaktivní kontaminace a odhadování úrovně výkonu ekvivalentní dávky fotonového záření pomocí zvukového alarmu. Zdrojem proudu je galvanický prvek typu „korund“. Rozsah měření od 0,1 mSv*h-1 do 999,9 mSv*h-1

RKS-20.03 „Pripyat“ - určený k monitorování radiační situace v místech bydliště, pobytu a práce.

Dozimetry umožňují měřit:

• velikost vnějšího gama pozadí;
• úrovně radioaktivní kontaminace obytných a veřejných prostor, území, různé povrchy
• celkový obsah radioaktivních látek (bez stanovení izotopového složení) v potravinách a jiných předmětech životního prostředí (kapalných i volně ložených)
• úrovně radioaktivní kontaminace obytných a veřejných prostor, území a různých povrchů;
• celkový obsah radioaktivních látek (bez stanovení izotopového složení) v potravinách a jiných předmětech životního prostředí (kapalných i volně ložených).

Jak vybrat měřič záření a další přístroje pro měření záření si můžete přečíst v článku " Dozimetr pro domácnost a indikátor radioaktivity. jak vybrat?"

Jaké druhy ionizujícího záření existují?

Druhy ionizujícího záření. Hlavní typy ionizujícího záření, se kterými se nejčastěji setkáváme, jsou:

Samozřejmě existují i ​​jiné druhy záření (neutron), ale setkáváme se s nimi v Každodenní život mnohem méně často. Rozdíl mezi těmito typy záření spočívá v jejich fyzikálních vlastnostech, původu, vlastnostech, radiotoxicitě a škodlivých účincích na biologické tkáně.

Zdroje radioaktivity mohou být přirozené nebo umělé. Přírodní zdroje ionizujícího záření jsou přírodní radioaktivní prvky umístěné v zemské kůře a vytvářející přirozené pozadí záření, jedná se o ionizující záření přicházející k nám z vesmíru. Čím aktivnější je zdroj (tj. čím více atomů se v něm rozpadne za jednotku času), tím více částic nebo fotonů za jednotku času emituje.

Umělé zdroje radioaktivity mohou obsahovat radioaktivní látky produkované specificky v jaderných reaktorech nebo které jsou vedlejšími produkty jaderných reakcí. Umělými zdroji ionizujícího záření mohou být různá elektrovakuová fyzikální zařízení, urychlovače nabitých částic atd. Například: televizní obrazovka, rentgenka, kenotron atd.

Hlavními dodavateli radia-226 do životního prostředí jsou podniky zabývající se těžbou a zpracováním různých fosilních materiálů:

• těžba a zpracování uranových rud;
• Ropa a plyn; uhelný průmysl;
• průmysl stavebních materiálů;
• energetické podniky atd.

Radium-226 se dobře hodí k vyluhování z minerálů obsahujících uran; tato vlastnost vysvětluje přítomnost značného množství radia v některých typech podzemních vod (radonová voda používaná v lékařské praxi) a v důlních vodách. Rozsah obsahu radia v podzemních vodách se pohybuje od několika do desítek tisíc Bq/l. Obsah radia v povrchových přírodních vodách je mnohem nižší a může se pohybovat od 0,001 do 1-2 Bq/l. Podstatnou složkou přirozené radioaktivity je produkt rozpadu radia-226 - radia-222 (Radon). Radon- inertní, radioaktivní plyn, nejdéle žijící (poločas rozpadu 3,82 dne) izotop emanace *, zářič alfa. Je 7,5krát těžší než vzduch, proto se hromadí především ve sklepech, sklepech, přízemích budov, v důlních dílech apod. * - emanace - vlastnost látek obsahujících izotopy radia (Ra226, Ra224, Ra223), uvolňovat emanace (radioaktivní inertní plyny) vzniklé při radioaktivním rozpadu.

Předpokládá se, že až 70 % škodlivého ozáření obyvatelstva je způsobeno radonem v obytných budovách (viz graf). Hlavními zdroji radonu vstupujícího do obytných budov jsou (s rostoucím významem):

• vodovodní voda a domácí plyn;
• Konstrukční materiály(drcený kámen, hlína, struska, popel atd.);
• půda pod budovami.

Radon se šíří v hlubinách Země extrémně nerovnoměrně. Vyznačuje se akumulací v tektonických poruchách, kam se dostává systémy puklin z pórů a mikrotrhlin v horninách. Procesem emanace se dostává do pórů a trhlin, tvoří se v hmotě hornin během rozpadu radia-226.

Emise radonu z půdy je určena radioaktivitou hornin, jejich emanací a vlastnostmi nádrže. Relativně slabě radioaktivní horniny, základy budov a staveb tedy mohou představovat větší nebezpečí než ty radioaktivnější, pokud se vyznačují vysokou emanací nebo jsou rozříznuty tektonickými poruchami, které akumulují radon. S jakýmsi „dýcháním“ Země se radon dostává z hornin do atmosféry. Navíc v největších množstvích - z oblastí, kde jsou rezervoáry radonu (posuny, trhliny, poruchy atd.), tzn. geologické poruchy. Naše vlastní pozorování radiační situace v uhelných dolech Donbass ukázala, že v dolech vyznačujících se složitými hornickými a geologickými podmínkami (přítomnost mnohočetných zlomů a trhlin v uhelných hostitelských horninách, vysoký obsah vody atd.) je zpravidla koncentrace radonu v ovzduší důlních děl výrazně překračuje stanovené normy.

Výstavba obytných a veřejných budov přímo nad zlomy a puklinami v horninách, bez předběžného stanovení emisí radonu z půdy, vede k tomu, že se do nich z útrob Země dostává přízemní vzduch obsahující vysoké koncentrace radonu, který se hromadí v vnitřní vzduch a vytváří nebezpečí radiace.

Umělá radioaktivita vzniká v důsledku lidské činnosti, při které dochází k redistribuci a koncentraci radionuklidů. Umělá radioaktivita zahrnuje těžbu a zpracování nerostů, spalování uhlí a uhlovodíků, hromadění průmyslového odpadu a mnoho dalšího. Úrovně expozice člověka různým technogenním faktorům jsou znázorněny v diagramu 2 (A.G. Zelenkov „Srovnávací lidské vystavení různým zdrojům záření“, 1990)

Co jsou „černé písky“ a jaké nebezpečí představují?

Černé písky jsou minerál monazit - bezvodý fosfát prvků skupiny thoria, především ceru a lanthanu (Ce, La)PO4, které jsou nahrazeny thoriem. Monazit obsahuje až 50-60% oxidů prvků vzácných zemin: oxid yttrium Y2O3 až 5%, oxid thorium ThO2 až 5-10%, někdy až 28%. Měrná hmotnost monazitu je 4,9-5,5. Se zvýšením obsahu thoria hmotnost se zvyšuje. Nachází se v pegmatitech, někdy v granitech a rulách. Když jsou horniny včetně monazitu zničeny, hromadí se v sypačích, což jsou velká ložiska.

Taková ložiska jsou pozorována i na jihu Doněcké oblasti.

Ukládání monazitových písků umístěných na souši zpravidla výrazně nemění aktuální radiační situaci. Ale ložiska monazitů nacházející se poblíž pobřežního pásu Azovského moře (v Doněcké oblasti) vytvářejí řadu problémů, zejména s nástupem koupací sezóny.

Faktem je, že v důsledku mořského příboje v období podzim-jaro se na pobřeží hromadí značné množství „černého písku“ v důsledku přirozené flotace, vyznačující se vysokým obsahem thoria-232 (až 15 -20 tisíc Bq*kg-1 a více), což v místních oblastech vytváří úrovně gama záření asi 300 nebo více mikroR*h-1. Odpočinek v takových oblastech je samozřejmě riskantní, proto se tento písek každoročně sbírá, umisťují se varovné značky a některé části pobřeží jsou uzavřeny. To vše však nebrání novému hromadění „černého písku“.

Dovolte mi vyjádřit svůj osobní názor na tuto věc. Důvodem, který přispívá k odstranění „černého písku“ na pobřeží, může být skutečnost, že na plavební dráze Mariupol námořní přístav Bagry neustále pracují na uvolnění přepravního kanálu. Půda nahromaděná ze dna kanálu je vysypána na západ od lodního kanálu, 1–3 km od pobřeží (viz mapa umístění skládek půdy) a se silnými mořskými vlnami, s náběhem na pobřežní pás, půda obsahující monazitový písek je unášena k pobřeží, kde se obohacuje a hromadí. To vše však vyžaduje pečlivé ověřování a studium. A pokud je tomu tak, pak by mohlo být možné omezit hromadění „černého písku“ na pobřeží jednoduše přesunem skládky půdy na jiné místo.

Základní pravidla pro provádění dozimetrických měření.

Při provádění dozimetrických měření je v první řadě nutné přísně dodržovat doporučení uvedená v technická dokumentace k zařízení.

Při měření expozičního dávkového příkonu gama záření nebo ekvivalentní dávky gama záření je třeba dodržovat následující pravidla:

• při provádění jakýchkoli dozimetrických měření, pokud se předpokládá jejich nepřetržité provádění za účelem monitorování radiační situace, je nutné důsledně dodržovat geometrii měření;
• pro zvýšení spolehlivosti výsledků radiačního monitorování se provádí několik měření (ale ne méně než 3) a vypočítá se aritmetický průměr;
• při provádění měření na území vyberte oblasti mimo budovy a stavby (2-3 výšky); - měření v území se provádějí ve dvou úrovních, ve výšce 0,1 a 1,0 m od povrchu terénu;
• při měření v obytných a veřejných prostorách se měření provádějí ve středu místnosti ve výšce 1,0 m od podlahy.

Při měření úrovní radionuklidové kontaminace různých povrchů je nutné umístit dálkové čidlo nebo zařízení jako celek, není-li dálkový čidlo, do plastového sáčku (pro zamezení případné kontaminace) a provést měření při nejbližší možnou vzdálenost od měřeného povrchu.

§ 1. Ionizující záření, jejich definice a vlastnosti. Radioaktivita.

Alfa paprsky. Beta paprsky. Gama paprsky. rentgenové snímky.

Radioaktivita je spontánní přeměna jader některých atomů na jádra jiných atomů, doprovázená emisí ionizujícího záření.

Radioaktivní záření se nazývá ionizující záření, protože při interakci s látkou je schopno přímo nebo nepřímo vytvářet nabité atomy a molekuly (ionty). Ionizující záření zahrnuje rentgenové záření, rádiové a gama záření, alfa záření, beta záření, toky neutronů a dalších jaderných částic a kosmické záření.

Alfa paprsky představují proud α-částic kladně nabitých jader atomů helia a vyznačují se vysokou ionizační a nízkou penetrační schopností. Díky těmto vlastnostem α-částice nepronikají vnější vrstvou kůže. Škodlivý účinek na lidský organismus nastává, když se nachází v zóně působení látky emitující α-částice.

Beta paprsky představují proud elektronů nebo pozitronů emitovaných jádry atomů radioaktivních látek. Ve srovnání s α-částicemi mají větší penetrační schopnost a jsou tedy stejně nebezpečné jak při přímém dotyku emitující látky, tak na dálku.

Gama paprsky vyznačující se nejnižší ionizační a nejvyšší penetrační schopností. Jedná se o vysokofrekvenční elektromagnetické záření, které vzniká při jaderných reakcích nebo radioaktivním rozpadu.

rentgenové paprsky, vznikající při bombardování látky proudem elektronů, jsou také elektromagnetické záření. Mohou se vyskytovat v jakýchkoli elektrovakuových instalacích, mají nízkou ionizační schopnost a velkou hloubku průniku.

Pro kvantifikaci účinku jakéhokoli ionizujícího záření v prostředí používáme koncept absorbované dávky záření D p = W/m,

kde W je energie ionizujícího záření absorbovaného ozařovanou látkou, J; m je hmotnost ozařované látky, kg. Extrasystémovou jednotkou absorbované dávky je rad. 1 rad odpovídá pohlcení energie 0,01 J látkou o hmotnosti 1 kg.

Kvantitativní charakteristikou rentgenového a gama záření je expoziční dávka (C/kg): D e = Q/m,

kde Q je celkový elektrický náboj iontů stejného znaménka, C; m - hmotnost vzduchu, kg.

Jednotkou expoziční dávky rentgenového a gama záření je přívěšek na kilogram (C/kg). Přívěsek za kilogram- expoziční dávka rentgenového nebo gama záření, při které korpuskulární emise spojená s tímto zářením na 1 kg suchého atmosférického vzduchu vytvoří ve vzduchu ionty, které nesou náboj 1 C elektřiny každého znamení.

Nesystémovou jednotkou expoziční dávky rentgenového a gama záření je rentgen. Rentgen je dávka rentgenového nebo gama záření, při které je korpuskulární emise spojená s tímto zářením v 1,293 * 10 -6 g suchého vzduchu za normálních podmínek (při teplotě 0 ° C a tlaku 760 mm Hg ) tvoří ionty, které nesou 1 jednotku GHS poplatek každého znamení; 1 rentgen (R) = 103 miliroentgen (mR) = 106 mikroroentgen (uR).

Expoziční a absorbované dávky související s časem jsou definovány jako dávkové rychlosti a jsou měřeny jako rentgeny za sekundu (R/s) a rad za sekundu (rad/s).

Dopad různého radioaktivního záření na živou tkáň závisí na penetrační a ionizační schopnosti záření. Odlišné typy záření při identické hodnoty absorbovaná dávka způsobuje různé biologické účinky. Pro posouzení radiačního nebezpečí byl proto zaveden koncept ekvivalentní dávky D eq, jejíž jednotkou je rem (biologický ekvivalent rad) *

D eq =D a /k,

* 1 rem je ekvivalentní dávka jakéhokoli ionizujícího záření v biologické tkáni, která vytváří stejný biologický účinek jako dávka 1 rad rentgenového nebo gama záření,

kde k je kvalitativní koeficient ukazující poměr biologické účinnosti daného typu záření k biologické účinnosti rentgenového záření brané jako jednotka.

Ionizující záření (dále jen IR) je záření, jehož interakce s hmotou vede k ionizaci atomů a molekul, tzn. tato interakce vede k excitaci atomu a oddělení jednotlivých elektronů (záporně nabitých částic) od atomových obalů. V důsledku toho, zbavený jednoho nebo více elektronů, se atom změní na kladně nabitý ion - dochází k primární ionizaci. AI zahrnuje elektromagnetická radiace(gama záření) a toky nabitých a neutrálních částic - korpuskulární záření (alfa záření, beta záření a neutronové záření).

Alfa záření označuje korpuskulární záření. Jedná se o proud těžkých kladně nabitých částic alfa (jádra atomů helia), které vznikají rozpadem atomů těžkých prvků, jako je uran, radium a thorium. Vzhledem k tomu, že částice jsou těžké, rozsah alfa částic v látce (to znamená dráha, po které produkují ionizaci) se ukazuje jako velmi krátký: setiny milimetru v biologických médiích, 2,5-8 cm ve vzduchu. Běžný list papíru nebo vnější mrtvá vrstva kůže tedy může tyto částice zachytit.

Látky, které emitují částice alfa, však mají dlouhou životnost. V důsledku toho, že se takové látky dostávají do těla potravou, vzduchem nebo ranami, jsou přenášeny krevním řečištěm po celém těle, ukládají se v orgánech odpovědných za metabolismus a ochranu těla (například slezina nebo lymfatické uzliny), takže způsobující vnitřní ozáření těla . Nebezpečí takového vnitřního ozáření těla je vysoké, protože tyto částice alfa vytvářejí velmi velké množství iontů (až několik tisíc párů iontů na 1 mikron dráhy v tkáních). Ionizace zase určuje řadu vlastností těch chemické reakce, které se vyskytují ve hmotě, zejména v živé tkáni (tvorba silných oxidačních činidel, volného vodíku a kyslíku atd.).

Beta záření(beta paprsky nebo proud beta částic) také odkazuje na korpuskulární typ záření. Jedná se o proud elektronů (β-záření, nebo nejčastěji jen β-záření) nebo pozitronů (β+ záření) emitovaných při radioaktivním beta rozpadu jader určitých atomů. Elektrony nebo pozitrony vznikají v jádře, když se neutron přemění na proton nebo proton na neutron.

Elektrony jsou výrazně menší než částice alfa a mohou proniknout 10-15 centimetrů hluboko do látky (těla) (srov. setiny milimetru pro částice alfa). Při průchodu hmotou beta záření interaguje s elektrony a jádry svých atomů, vynakládá na to svou energii a zpomaluje pohyb, dokud se úplně nezastaví. Vzhledem k těmto vlastnostem stačí k ochraně před beta zářením mít stínítko z organického skla odpovídající tloušťky. Použití beta záření v lékařství pro povrchovou, intersticiální a intrakavitární radiační terapii je založeno na stejných vlastnostech.

Neutronové záření- jiný typ korpuskulárního typu záření. Neutronové záření je tok neutronů (elementárních částic, které nemají elektrický náboj). Neutrony nemají žádný účinek ionizační působení dochází však k velmi výraznému ionizačnímu efektu v důsledku elastického a nepružného rozptylu na jádrech hmoty.

Látky ozařované neutrony mohou získat radioaktivní vlastnosti, to znamená přijímat tzv. indukovanou radioaktivitu. Neutronové záření vzniká při provozu urychlovačů částic, v jaderných reaktorech, průmyslových a laboratorních zařízeních, při jaderných explozích apod. Neutronové záření má největší pronikavou schopnost. Nejlepší materiály pro ochranu před neutronovým zářením jsou materiály obsahující vodík.

Gama záření a rentgenové záření patří k elektromagnetickému záření.

Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma typy záření spočívá v mechanismu jejich vzniku. Rentgenové záření je mimojaderného původu, záření gama je produktem jaderného rozpadu.

Rentgenové záření objevil v roce 1895 fyzik Roentgen. Jedná se o neviditelné záření schopné proniknout, i když v různé míře, do všech látek. Jde o elektromagnetické záření o vlnové délce řádově - od 10 -12 do 10 -7. Zdrojem rentgenového záření je rentgenka, některé radionuklidy (například beta zářiče), urychlovače a zařízení pro ukládání elektronů (synchrotronové záření).

Rentgenka má dvě elektrody - katodu a anodu (negativní a kladné elektrody). Při zahřívání katody dochází k emisi elektronů (fenomén emise elektronů povrchem pevné látky nebo kapaliny). Elektrony unikající z katody jsou urychlovány elektrickým polem a dopadají na povrch anody, kde jsou prudce zpomalovány, čímž vzniká rentgenové záření. Stejně jako viditelné světlo, rentgenové záření způsobuje zčernání fotografického filmu. To je jedna z jeho vlastností, pro medicínu zásadní - že je pronikající zářením, a proto lze s jeho pomocí osvětlit pacienta a od r. Tkáně různé hustoty absorbují rentgenové záření různě – mnoho typů onemocnění vnitřních orgánů dokážeme diagnostikovat ve velmi raném stádiu.

Gama záření je intranukleárního původu. Dochází k němu při rozpadu radioaktivních jader, přechodu jader z excitovaného stavu do základního stavu, při interakci rychle nabitých částic s hmotou, anihilaci elektron-pozitronových párů atd.

Vysoká pronikavost gama záření se vysvětluje jeho krátkou vlnovou délkou. K oslabení toku gama záření se používají látky s významným hmotnostním číslem (olovo, wolfram, uran atd.) a všechny druhy vysokohustotních kompozic (různé betony s kovovými plnivy).

Korpuskulární záření - ionizující radiace, skládající se z částic s hmotností odlišnou od nuly.

Alfa záření - proud kladně nabitých částic (jádra atomů helia - 24He), který se pohybuje rychlostí asi 20 000 km/s. Alfa paprsky vznikají při radioaktivním rozpadu jader prvků s velkými atomovými čísly a kdy jaderné reakce, proměny. Jejich energie se pohybuje v rozmezí 4-9 (2-11) MeV. Rozsah a-částic v látce závisí na jejich energii a na povaze látky, ve které se pohybují. V průměru je vzdálenost ve vzduchu 2-10 cm, v biologické tkáni - několik mikronů. Protože a-částice jsou masivní a mají relativně vysokou energii, jejich cesta hmotou je přímočarý , způsobují silný ionizační efekt. Specifická ionizace je přibližně 40 000 iontových párů na 1 cm cesty ve vzduchu (po celé délce cesty lze vytvořit až 250 000 iontových párů). V biologické tkáni se také vytváří až 40 000 iontových párů po dráze 1-2 mikronů. Veškerá energie se přenáší do buněk těla, což mu způsobuje velké škody.

Alfa částice jsou zachyceny listem papíru a prakticky nemohou proniknout vnější (vnější) vrstvou kůže, jsou absorbovány stratum corneum kůže. Proto a-záření nepředstavuje nebezpečí, dokud se radioaktivní látky emitující a-částice nedostanou do těla otevřenou ranou, s potravou nebo vdechovaným vzduchem – pak se stanou extrémně nebezpečné .

Beta záření - proud b-částic sestávající z elektronů (záporně nabitých částic) a pozitronů (kladně nabitých částic) emitovaných atomovými jádry při jejich b-rozpadu. Hmotnost beta částic v absolutním vyjádření je 9,1x10-28 g. Beta částice nesou jeden elementární elektrický náboj a šíří se prostředím rychlostí 100 tisíc km/s až 300 tisíc km/s (tj. rychlostí světla) v závislosti na energii záření. Energie b-částic se velmi liší. Vysvětluje se to tím, že při každém b-rozpadu radioaktivních jader je výsledná energie rozdělena mezi dceřiné jádro, b-částice a neutrina v různém poměru a energie b-částic může kolísat od nuly do nějaké maximální hodnoty. . Maximální energie se pohybuje od 0,015-0,05 MeV (měkké záření) do 3-13,5 MeV (tvrdé záření).

Protože b-částice mají náboj, vlivem elektrického a magnetického pole se odchylují od přímočarého směru. B-částice, které mají velmi malou hmotnost, se při srážce s atomy a molekulami také snadno odchýlí od svého původního směru (tj. jsou silně rozptýleny). Proto je velmi obtížné určit délku dráhy beta částic – tato dráha je příliš klikatá. Počet najetých kilometrů
b-částice, vzhledem k tomu, že mají různé množství energie, také podléhají vibracím. Délka běhu ve vzduchu může dosáhnout
25 cm a někdy i několik metrů. V biologických tkáních je dráha částic do 1 cm Dráhu pohybu ovlivňuje i hustota prostředí.

Ionizační schopnost beta částic je výrazně nižší než u alfa částic. Stupeň ionizace závisí na rychlosti: menší rychlost - větší ionizace. Při vzdálenosti 1 cm ve vzduchu se vytvoří b-částice
50-100 iontových párů (1000-25 tisíc iontových párů ve vzduchu). Vysokoenergetické beta částice, letící kolem jádra příliš rychle, nemají čas způsobit stejně silný ionizační účinek jako pomalé beta částice. Když se energie ztratí, je zachycena buď kladným iontem za vzniku neutrálního atomu, nebo atomem za vzniku záporného iontu.

Neutronové záření - záření sestávající z neutronů, tzn. neutrální částice. Neutrony vznikají při jaderných reakcích (řetězová reakce štěpení jader těžkých radioaktivních prvků, při reakcích syntézy těžších prvků z jader vodíku). Neutronové záření je nepřímo ionizovatelné; k tvorbě iontů nedochází pod vlivem samotných neutronů, ale pod vlivem sekundárních těžkých nabitých částic a gama záření, kterým neutrony předávají svou energii. Neutronové záření je extrémně nebezpečné pro svou vysokou pronikavost (dosah ve vzduchu může dosáhnout několika tisíc metrů). Kromě toho mohou neutrony způsobovat indukované záření (včetně živých organismů), přeměňující atomy stabilních prvků na jejich radioaktivní. Materiály obsahující vodík (grafit, parafín, voda atd.) jsou dobře chráněny před ozařováním neutrony.

V závislosti na energii se rozlišují následující neutrony:

1. Ultrarychlé neutrony s energií 10-50 MeV. Vznikají při jaderných explozích a provozu jaderných reaktorů.

2. Rychlé neutrony, jejich energie přesahuje 100 keV.

3. Mezilehlé neutrony - jejich energie je od 100 keV do 1 keV.

4. Pomalé a tepelné neutrony. Energie pomalých neutronů nepřesahuje 1 keV. Energie tepelných neutronů dosahuje 0,025 eV.

Neutronové záření se používá k neutronové terapii v medicíně, určování obsahu jednotlivých prvků a jejich izotopů v biologických médiích atd. Lékařská radiologie využívá především rychlé a tepelné neutrony, především pomocí kalifornia-252, které se rozpadá na neutrony s průměrnou energií 2,3 MeV.

Elektromagnetická radiace se liší svým původem, energií a vlnovou délkou. Elektromagnetické záření zahrnuje rentgenové záření, gama záření z radioaktivních prvků a brzdné záření, ke kterému dochází, když vysoce urychlené nabité částice procházejí hmotou. Viditelné světlo a rádiové vlny jsou také elektromagnetické záření, ale neionizují hmotu, protože se vyznačují dlouhou vlnovou délkou (menší tuhost). Energie elektromagnetického pole není vyzařována nepřetržitě, ale v oddělených částech - kvantech (fotonech). Proto je elektromagnetické záření proudem kvant nebo fotonů.

Rentgenové záření. Rentgenové záření objevil Wilhelm Conrad Roentgen v roce 1895. Rentgenové záření je kvantové elektromagnetické záření o vlnové délce 0,001-10 nm. Záření o vlnové délce větší než 0,2 nm se běžně nazývá „měkké“ rentgenové záření a do 0,2 nm „tvrdé“. Vlnová délka je vzdálenost, kterou záření urazí během jedné periody oscilace. Rentgenové záření se jako každé elektromagnetické záření šíří rychlostí světla – 300 000 km/s. Energie rentgenového záření obvykle nepřesahuje 500 keV.

Existuje brzdné záření a charakteristické rentgenové záření. Brzdné záření nastává, když jsou rychlé elektrony zpomaleny v elektrostatickém poli atomových jader (tj. když elektrony interagují s atomovými jádry). Když vysokoenergetický elektron prochází blízko jádra, je pozorován rozptyl (zpomalení) elektronu. Rychlost elektronu klesá a část jeho energie je emitována ve formě brzdného rentgenového fotonu.

Charakteristické rentgenové záření vzniká, když rychlé elektrony proniknou hluboko do atomu a jsou vyraženy z vnitřních úrovní (K, L a dokonce M). Atom je excitován a poté se vrací do základního stavu. V tomto případě elektrony z vnějších hladin vyplňují uvolněná místa ve vnitřních hladinách a zároveň jsou emitovány fotony charakteristického záření s energií rovnou rozdílu energie atomu v excitovaném a základním stavu (nepřesahující 250 keV). Tito. charakteristické záření nastává, když jsou elektronické obaly atomů přeskupeny. Při různých přechodech atomů z excitovaného stavu do neexcitovaného může být přebytečná energie emitována také ve formě viditelné světlo, infračervené a ultrafialové paprsky. Vzhledem k tomu, že rentgenové záření má krátké vlnové délky a je méně absorbováno hmotou, má větší pronikavou sílu.

Gama záření - Toto je záření jaderného původu. Je emitován atomovými jádry při alfa a beta rozpadu přírodních umělých radionuklidů v případech, kdy dceřiné jádro obsahuje přebytečnou energii, která není zachycena korpuskulárním zářením (částice alfa a beta). Tato přebytečná energie je okamžitě emitována ve formě gama paprsků. Tito. Gama záření je proud elektromagnetických vln (kvant), který je vyzařován během procesu radioaktivního rozpadu při změně energetického stavu jader. Při antihilaci pozitronu a elektronu navíc vznikají gama kvanta. Vlastnosti gama záření jsou blízké rentgenovému záření, ale mají větší rychlost a energii. Rychlost šíření ve vakuu se rovná rychlosti světla – 300 000 km/s. Vzhledem k tomu, že gama paprsky nemají žádný náboj, nejsou v elektrických a magnetických polích vychylovány a šíří se přímo a rovnoměrně všemi směry od zdroje. Energie gama záření se pohybuje od desítek tisíc do milionů elektronvoltů (2-3 MeV), zřídka dosahuje 5-6 MeV (průměrná energie gama záření produkovaného při rozpadu kobaltu-60 je 1,25 MeV). Tok gama záření zahrnuje kvanta různých energií. Během úpadku 131