Exemple de radiații alfa. Ce este o particulă alfa? Domenii de utilizare a radiației alfa

O particulă alfa este o particulă încărcată pozitiv din fizica nucleară, care este produsă de dezintegrarea nucleelor ​​și are doi protoni și doi neutroni. Fluxul unor astfel de particule se numește radiație alfa.

Pentru prima dată, acest fenomen a fost menționat de omul de știință E. Rutherford la începutul secolului al XX-lea, care a fost printre primii care a sugerat prezența particulelor beta, gamma și, bineînțeles, alfa și a condus numeroase experimente asupra transformarea nucleelor ​​de azot în nuclee de oxigen. Dintre mai multe tipuri de radiații, radiația alfa este cea mai sigură pentru ființele vii.

Principalele caracteristici

O particulă alfa arată ca un obiect simetric sub forma unei sfere, cu o rază de aproximativ 2·10 -13 cm.În ceea ce privește masa sa, este de 6,6·10 -27 kg. Viteza ei de mișcare este destul de mică, la părăsirea miezului, ea este capabilă să se miște pe o distanță mai mare, apoi se oprește.

În contact strâns cu pielea umană, poate pătrunde doar câțiva microni. Acest lucru se datorează procesului de ionizare, în care fluxul renunță la cea mai mare parte a energiei sale originale.

Interacțiunea radiațiilor alfa cu diferite substanțe

Particulele care formează radiația alfa sunt destul de grele, drept urmare au o viteză mică. De asemenea, este de remarcat faptul că ei transferă o mare cantitate din energia lor către absorbant la viteză mică, în timp ce se formează un număr mare de perechi de ioni. De exemplu, se consideră o particulă cu o viteză de 20 mm/s, care este capabilă să formeze aproximativ o sută de mii de perechi de ioni în aer.

Impact asupra organismelor vii

Puterea de penetrare externă a acestei radiații este mică, poate fi complet întârziată de un strat de hârtie. Cu un mic impact extern, este posibilă dezvoltarea tumorilor maligne și o încălcare a metabolismului corect. Cu toate acestea, cu această formă, membranele mucoase ale corpului și ale ochilor sunt susceptibile la deteriorare, care nu pot fi supuse unui tratament suplimentar.

În procesul unui număr mare de studii, oamenii de știință au ajuns la concluzia că particulele alfa, atunci când intră într-un organism viu cu ajutorul alimentelor, apei și aerului, pot aduce distrugeri cu adevărat catastrofale, deoarece ard complet un organism viu din interior. Particulele alfa de plutoniu 239 sunt recunoscute ca fiind deosebit de periculoase, care se acumulează în mod activ în rinichi, ficat, plămâni, splină și duc la o formă severă de boală de radiații și apoi la o moarte prematură.

Film non-ficțiune despre Ernest Rutherford

Cuvântul radiație, tradus din engleză „radiation” înseamnă radiație și este folosit nu numai pentru radioactivitate, ci și pentru o serie de alte fenomene fizice, de exemplu: radiația solară, radiația termică etc. Prin urmare, în ceea ce privește radioactivitatea, ICRP adoptat (Comisia Internațională pentru Radiații) ar trebui aplicată. protecție) și Standardele de Siguranță Radiațională conceptul de „radiații ionizante”.

radiații ionizante ( RADIAȚII IONIZANTE)?

Radiații ionizante - radiații (electromagnetice, corpusculare), care, atunci când interacționează cu o substanță, provoacă direct sau indirect ionizarea și excitarea atomilor și moleculelor acesteia. Energia radiațiilor ionizante este suficient de mare pentru a crea o pereche de ioni de semne diferite atunci când interacționează cu materia, de exemplu. ionizează mediul în care au căzut aceste particule sau cuante gamma.

Radiația ionizantă este formată din particule încărcate și neîncărcate, care includ și fotoni.

Ce este radioactivitatea?

Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor ​​atomice în nucleele altor elemente. Însoțită de radiații ionizante. Sunt cunoscute patru tipuri de radioactivitate:

• dezintegrare alfa - transformare radioactivă a unui nucleu atomic în care este emisă o particulă alfa;
• dezintegrare beta - transformare radioactivă a nucleului atomic în care sunt emise particulele beta, adică electroni sau pozitroni;
• fisiunea spontană a nucleelor ​​atomice - fisiunea spontană a nucleelor ​​atomice grele (toriu, uraniu, neptuniu, plutoniu și alți izotopi ai elementelor transuranice). Timpurile de înjumătățire ale nucleelor ​​fisionabile spontan variază de la câteva secunde până la 1020 pentru Thorium-232;
• radioactivitatea protonilor - transformarea radioactivă a nucleului atomic în care sunt emiși nucleoni (protoni și neutroni).

Ce sunt izotopii?

Izotopii sunt varietăți de atomi ai aceluiași element chimic care au numere de masă diferite, dar au aceeași sarcină electrică a nucleelor ​​atomice și, prin urmare, ocupă D.I. Mendeleev este același loc. De exemplu: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Există izotopi stabili (stabili) și instabili - care se descompun spontan prin dezintegrare radioactivă, așa-numiții izotopi radioactivi. Sunt cunoscuți aproximativ 250 de izotopi radioactivi stabili și aproximativ 50 naturali. Un exemplu de izotop stabil este Pb206, Pb208, care este produsul final al dezintegrarii elementelor radioactive U235, U238 și Th232.

INSTRUMENTE PENTRU măsurarea radiațiilor și a radioactivității.

Pentru a măsura nivelurile de radiație și conținutul de radionuclizi la diferite obiecte, se folosesc instrumente speciale de măsurare:

• pentru măsurarea ratei dozei de expunere la radiații gamma, radiații cu raze X, densitatea fluxului de radiații alfa și beta, neutroni, dozimetre pentru diverse scopuri;
• pentru determinarea tipului de radionuclid și a conținutului acestuia în obiectele din mediul înconjurător se folosesc căi spectrometrice, formate dintr-un detector de radiații, un analizor și un computer personal cu un program adecvat de prelucrare a spectrului de radiații.

În prezent, există diferite tipuri de contoare de radiații diferite tipuri, scopuri și cu oportunități ample. De exemplu, iată câteva modele de dispozitive care sunt cele mai populare în activitățile profesionale și casnice:

A fost dezvoltat un dozimetru-radiometru profesional pentru monitorizarea radiațiilor bancnotelor de către casierii băncii, pentru a se conforma „Instrucțiunii Băncii Rusiei din 04.12.2007 N 131-I” privind procedura de identificare, depozitare temporară, anulare și distrugerea bancnotelor cu contaminare radioactivă „”.

Cel mai bun dozimetru de uz casnic de la un producător de top, acest contor portabil de radiații s-a dovedit de-a lungul timpului. Datorită utilizării sale simple, dimensiunilor mici și prețului mic, utilizatorii l-au numit popular, îl recomandă prietenilor și cunoscuților fără teama de recomandare.

SRP-88N (radiometru de căutare cu scintilație) - un radiometru profesional conceput pentru a căuta și detecta sursele de radiații fotonice. Are indicatoare digitale și indicator, capacitatea de a seta pragul pentru funcționarea unei alarme sonore, ceea ce facilitează foarte mult munca la examinarea teritoriilor, verificarea fier vechi etc. Unitatea de detectare este la distanță. Un cristal de scintilație NaI este folosit ca detector. Alimentare autonomă 4 elemente F-343.

DBG-06T - conceput pentru a măsura rata dozei de expunere (EDR) a radiației fotonice. Element galvanic sursă de alimentare de tip „Korund”.

DRG-01T1 - conceput pentru a măsura rata dozei de expunere (EDR) a radiației fotonice.

DBG-01N - conceput pentru a detecta contaminarea radioactivă și pentru a evalua nivelul de putere al dozei echivalente de radiații fotonice folosind un dispozitiv de semnalizare sonoră. Element galvanic sursă de alimentare de tip „Korund”. Interval de măsurare de la 0,1 mSv*h-1 la 999,9 mSv*h-1

RKS-20.03 "Pripyat" - conceput pentru a controla situația radiațiilor în locurile de reședință, ședere și muncă.

Dozimetrele vă permit să măsurați:

• magnitudinea fondului gamma extern;
• nivelurile de contaminare radioactivă a spațiilor rezidențiale și publice, a teritoriului, a diferitelor suprafețe
• conținutul total de substanțe radioactive (fără a determina compoziția izotopică) din alimente și alte obiecte din mediu (lichid și vrac)
• nivelurile de contaminare radioactivă a spațiilor rezidențiale și publice, a teritoriului, a diferitelor suprafețe;
• conținutul total de substanțe radioactive (fără a se determina compoziția izotopică) din alimente și alte obiecte din mediu (lichid și vrac).

Cum să alegi un radiometruși alte dispozitive pentru măsurarea radiațiilor puteți citi în articolul „ Dozimetru de uz casnic și indicator de radioactivitate. cum sa aleg?"

Ce tipuri de radiații ionizante există?

Tipuri de radiații ionizante. Principalele tipuri de radiații ionizante pe care le întâlnim cel mai des sunt:

Desigur, există și alte tipuri de radiații (neutroni), dar le întâlnim în viața de zi cu zi mult mai rar. Diferența dintre aceste tipuri de radiații constă în caracteristicile lor fizice, originea, proprietățile, radiotoxicitatea și efectul dăunător asupra țesuturilor biologice.

Sursele de radioactivitate pot fi naturale sau artificiale. Sursele naturale de radiații ionizante sunt elemente radioactive naturale situate în scoarța terestră și care creează o radiație naturală de fond, aceasta este radiația ionizantă care vine la noi din spațiu. Cu cât sursa este mai activă (adică, cu cât se descompun mai mulți atomi în ea pe unitatea de timp), cu atât emite mai mulți particule sau fotoni pe unitatea de timp.

Sursele artificiale de radioactivitate pot conține substanțe radioactive obținute în reactoarele nucleare intenționat sau fiind produse secundare ale reacțiilor nucleare. Ca surse artificiale de radiații ionizante pot fi folosite diverse dispozitive fizice electrovacuum, acceleratoare de particule încărcate etc. De exemplu: un cinescop TV, un tub cu raze X, un kenotron etc.

Principalii furnizori de radiu-226 pentru mediu sunt întreprinderile angajate în extracția și prelucrarea diferitelor materiale fosile:

• exploatarea și prelucrarea minereurilor de uraniu;
• Ulei si gaz; industria cărbunelui;
• industria materialelor de constructii;
• întreprinderi din industria energetică etc.

Radiul-226 se pretează bine la leșierea din minerale care conțin uraniu, această proprietate explică prezența unor cantități semnificative de radiu în unele tipuri de apă subterană (radonul utilizat în practica medicală), în apele de mină. Intervalul de conținut de radiu din apele subterane variază de la câteva până la zeci de mii de Bq/l. Conținutul de radiu din apele naturale de suprafață este mult mai mic și poate varia de la 0,001 la 1-2 Bq/L. O componentă esențială a radioactivității naturale este produsul de descompunere a radiului-226 - radiu-222 (Radon). Radon- gaz inert, radioactiv, cel mai lung izotop de emanație (timp de înjumătățire 3,82 zile) *, emițător alfa. Este de 7,5 ori mai greu decât aerul, prin urmare se acumulează în principal în pivnițe, subsoluri, subsolurile clădirilor, în minele etc. * - emanație - proprietatea substanțelor care conțin izotopi de radiu (Ra226, Ra224, Ra223) de a emite emanații (gaze inerte radioactive) formate în timpul dezintegrarii radioactive.

Se crede că până la 70% din expunerea nocivă a populației este asociată cu radonul din clădirile rezidențiale (vezi diagrama). Principalele surse de radon în clădirile rezidențiale sunt (în ordinea importanței crescânde):

• apă de la robinet și gaz de uz casnic;
• materiale de construcție (piatră zdrobită, argilă, zgură, cenușă și zgură etc.);
• sol sub clădiri.

Radonul se răspândește în intestinele Pământului extrem de neuniform. Acumularea sa în perturbații tectonice este caracteristică, unde pătrunde prin sisteme de fisuri din pori și microfisuri în roci. Intră în pori și fisuri datorită procesului de emanație, formându-se în substanța rocilor în timpul descompunerii radiului-226.

Eliberarea de radon din sol este determinată de radioactivitatea rocilor, de emanația lor și de proprietățile colectorului. Deci, roci relativ slab radioactive, fundațiile clădirilor și structurilor pot reprezenta un pericol mai mare decât cele mai radioactive, dacă sunt caracterizate de emanație mare, sau sunt disecate de perturbații tectonice care acumulează radon. Cu un fel de „respirație” a Pământului, radonul intră în atmosferă din roci. Mai mult, în cele mai mari cantități - din zonele în care există colectoare de radon (schimbări, fisuri, defecte etc.), adică. tulburări geologice. Observațiile noastre proprii asupra situației radiațiilor în minele de cărbune din Donbass au arătat că în minele caracterizate prin condiții miniere și geologice complexe (prezența unor falii și fisuri multiple în rocile purtătoare de cărbune, conținut ridicat de apă etc.), de regulă , concentrația de radon în aerul lucrărilor miniere depășește semnificativ standardele stabilite.

Construcția de structuri rezidențiale și public-economice direct deasupra falilor și fisurilor rocilor, fără determinarea prealabilă a eliberării de radon din sol, duce la faptul că aerul solului pătrunde în ele din intestinele Pământului, conținând concentrații mari de radon, care se acumulează în aerul din interior și creează un pericol de radiații .

Radioactivitatea tehnogenă apare ca urmare a activității umane în timpul căreia are loc redistribuirea și concentrarea radionuclizilor. Radioactivitatea artificială include extracția și prelucrarea mineralelor, arderea cărbunelui și a hidrocarburilor, acumularea deșeurilor industriale și multe altele. Nivelurile de expunere umană la diferiți factori tehnologici sunt ilustrate de diagrama prezentată 2 (A.G. Zelenkov „Efecte comparative asupra oamenilor ale diferitelor surse de radiații”, 1990)

Ce sunt „nisipurile negre” și ce pericol reprezintă ele?

Nisipurile negre sunt un mineral monazit - fosfat anhidru de elemente din grupa torii, în principal ceriu și lantan (Ce, La)PO4, care sunt înlocuite cu toriu. Monazit conține până la 50-60% oxizi de elemente de pământuri rare: oxid de ytriu Y2O3 până la 5%, oxid de toriu ThO2 până la 5-10%, uneori până la 28%. Greutatea specifică a monazitului este de 4,9-5,5. Cu o creștere a conținutului de thorium sp. greutatea crește. Apare în pegmatite, uneori în granite și gneisuri. În timpul distrugerii rocilor, inclusiv monazit, se acumulează în placeri, care sunt depozite mari.

Astfel de depozite sunt observate și în sudul regiunii Donețk.

Placerii de nisipuri monazite situate pe uscat, de regulă, nu modifică semnificativ situația radiațiilor existente. Dar depozitele de monazit situate în apropierea fâșiei de coastă a Mării Azov (în regiunea Donețk) creează o serie de probleme, în special odată cu debutul sezonului de înot.

Cert este că, ca urmare a surfului mării în perioada toamnă-primăvară pe litoral, ca urmare a flotației naturale, se acumulează o cantitate semnificativă de „nisip negru”, caracterizată printr-un conținut ridicat de toriu-232 (până la 15-20 mii Bq * kg-1 și mai mult), care creează niveluri de radiații gamma de ordinul a 300 sau mai mult μR * h-1 în zonele locale. Desigur, este riscant să te odihnești în astfel de zone, prin urmare, acest nisip este colectat anual, se pun semne de avertizare, iar anumite porțiuni ale litoralului sunt închise. Dar toate acestea nu împiedică o nouă acumulare de „nisip negru”.

Permiteți-mi să-mi exprim punctul meu de vedere personal în această privință. Motivul care contribuie la îndepărtarea „nisipului negru” de pe coastă poate fi faptul că dragele lucrează în mod constant pe șenalul portului Mariupol pentru a curăța canalul de transport maritim. Solul ridicat de pe fundul haldelor de canal la vest de canalul de transport maritim, la 1-3 km de coastă (vezi harta locațiilor haldelor de sol), iar în cazul valurilor mari puternice, cu o avansare pe fâșia de coastă, solul care conține nisip monazit este transportat spre coastă, unde este îmbogățit și acumulat. Cu toate acestea, toate acestea necesită o examinare și un studiu atent. Și dacă da, atunci ar fi posibil să se reducă acumularea de „nisip negru” pe coastă pur și simplu prin mutarea locului haldei de sol în alt loc.

Reguli de bază pentru efectuarea măsurătorilor dozimetrice.

Atunci când se efectuează măsurători dozimetrice, în primul rând, este necesar să se respecte cu strictețe recomandările prevăzute în documentația tehnică a dispozitivului.

La măsurarea ratei dozei de expunere la radiații gamma sau a dozei echivalente de radiații gamma, trebuie respectate următoarele reguli:

• la efectuarea oricăror măsurători dozimetrice, dacă acestea ar trebui să fie efectuate în mod constant pentru a monitoriza situația radiațiilor, este necesar să se respecte cu strictețe geometria de măsurare;
• pentru a îmbunătăți fiabilitatea rezultatelor monitorizării dozimetrice, se fac mai multe măsurători (dar nu mai puțin de 3) și se calculează media aritmetică;
• atunci când se efectuează măsurători pe teritoriu, locurile sunt selectate departe de clădiri și structuri (2-3 înălțimi); - măsurătorile pe teritoriu se efectuează la două niveluri, la o înălțime de 0,1 și 1,0 m față de suprafața solului;
• la măsurarea în spații rezidențiale și publice, măsurătorile se fac în centrul încăperii la o înălțime de 1,0 m de podea.

Atunci când se măsoară nivelurile de contaminare cu radionuclizi pe diferite suprafețe, este necesar să se plaseze senzorul de la distanță sau dispozitivul în ansamblu, dacă nu există senzor de la distanță, într-o pungă de plastic (pentru a preveni posibila contaminare) și să se măsoare cât mai aproape posibil. distanta fata de suprafata masurata.

§ 1. Radiaţiile ionizante, definiţia şi proprietăţile lor. Radioactivitate.

razele alfa. Raze beta. Raze gamma. raze X.

Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor ​​unor atomi în nucleele altor atomi, însoțită de emisia de radiații ionizante.

Radiația radioactivă se numește ionizantă, deoarece atunci când interacționează cu o substanță, este capabilă să creeze direct sau indirect atomi și molecule (ioni) încărcate în ea. Radiațiile ionizante includ raze X, raze radio și gamma, raze alfa, raze beta, fluxuri de neutroni și alte particule nucleare, raze cosmice.

razele alfa sunt un flux de particule α de nuclee încărcate pozitiv de atomi de heliu și se caracterizează prin putere de ionizare mare și de penetrare scăzută. Datorită acestor proprietăți, particulele α nu pătrund în stratul exterior al pielii. Efectul nociv asupra corpului uman se manifestă atunci când acesta se află în zona de acțiune a unei substanțe care emite particule α.

razele beta sunt un flux de electroni sau pozitroni emis de nucleele atomilor de substante radioactive. În comparație cu particulele α, acestea au o putere de penetrare mai mare și, prin urmare, sunt la fel de periculoase atât la atingerea directă a substanței radiante, cât și la distanță.

raze gamma caracterizat prin cea mai mică putere de ionizare și cea mai mare putere de penetrare. Aceasta este radiația electromagnetică de înaltă frecvență care apare în procesul de reacții nucleare sau dezintegrare radioactivă.

raze X, rezultate din bombardarea materiei de către un flux de electroni, sunt și radiații electromagnetice. Pot aparea in orice instalatii de electrovacuum, au o capacitate de ionizare redusa si o adancime mare de patrundere.

Pentru a cuantifica efectul produs de orice radiație ionizantă în mediu, utilizați conceptul de doză de radiație absorbită D p \u003d W / m,

unde W este energia radiațiilor ionizante absorbită de substanța iradiată, J; m este masa substanței iradiate, kg. Unitatea în afara sistemului de doză absorbită este rad. 1 rad corespunde absorbției a 0,01 J de energie de către o substanță cu greutatea de 1 kg.

Caracteristica cantitativă a radiațiilor X și gamma este doza de expunere (C/kg): D e \u003d Q / m,

unde Q este sarcina electrică totală a ionilor de același semn, C; m - masa de aer, kg.

Un pandantiv pe kilogram (C/kg) este luat ca unitate de doză de expunere la raze X și radiații gamma. pandantiv pe kilogram- doza de expunere de raze X sau radiatii gamma, la care emisia corpusculara asociata acestei radiatii la 1 kg de aer atmosferic uscat creeaza ioni in aer care transporta o sarcina de 1 C de electricitate a fiecarui semn.

Unitatea în afara sistemului a dozei de expunere de raze X și radiații gamma este razele X. Raze X este o astfel de doză de raze X sau radiații gamma la care emisia corpusculară asociată cu această radiație în 1.293 * 10 -6 g de aer uscat în condiții normale (la o temperatură de 0 ° C și o presiune de 760 mm Hg) formează ioni care poartă 1 unitate taxa CGS pentru fiecare semn; 1 roentgen (R) \u003d 10 3 milliroentgen (mR) \u003d 10 6 microroentgen (mcR).

Dozele de expunere și absorbite, raportate la timp, sunt definite ca rate de doză și sunt măsurate, respectiv, roentgen pe secundă (R/s) și rad pe secundă (rad/s).

Impactul diferitelor radiații radioactive asupra țesuturilor vii depinde de capacitatea de penetrare și ionizare a radiației. Diferite tipuri de radiații la aceleași valori ale dozei absorbite provoacă efecte biologice diferite. Prin urmare, pentru a evalua pericolul de radiații, a fost introdus conceptul de doză echivalentă D eq, a cărei unitate este rem (echivalentul biologic al rad) *

D eq = D și /k,

* 1 rem - doza echivalentă a oricărei radiații ionizante din țesutul biologic, care creează același efect biologic ca o doză de 1 rad de raze X sau radiații gamma,

unde k este un coeficient calitativ care arată raportul dintre eficiența biologică a acestui tip de radiație și eficiența biologică a radiației cu raze X luată ca unitate.

Radiația ionizantă (denumită în continuare - IR) este radiația, a cărei interacțiune cu materia duce la ionizarea atomilor și moleculelor, adică. această interacțiune duce la excitarea atomului și la detașarea electronilor individuali (particule încărcate negativ) din învelișurile atomice. Drept urmare, lipsit de unul sau mai mulți electroni, atomul se transformă într-un ion încărcat pozitiv - are loc ionizarea primară. AI include radiația electromagnetică (radiația gamma) și fluxurile de particule încărcate și neutre - radiații corpusculare (radiația alfa, radiația beta și radiația neutronică).

radiatii alfa se referă la radiația corpusculară. Acesta este un flux de particule a încărcate pozitiv grele (nuclee ale atomilor de heliu), care rezultă din degradarea atomilor elementelor grele precum uraniu, radiu și toriu. Deoarece particulele sunt grele, intervalul de particule alfa din materie (adică calea pe care produc ionizarea) se dovedește a fi foarte scurt: sutimi de milimetru în mediul biologic, 2,5-8 cm în aer. Astfel, o foaie obișnuită de hârtie sau un strat exterior mort de piele este capabilă să rețină aceste particule.

Cu toate acestea, substanțele care emit particule alfa sunt de lungă durată. Ca urmare a ingerării unor astfel de substanțe în organism cu alimente, aer sau prin răni, acestea sunt transportate în întregul corp prin fluxul de sânge, depuse în organele responsabile cu metabolismul și protecția corpului (de exemplu, splina sau ganglionii limfatici), astfel provocând expunerea internă a corpului . Pericolul unei astfel de expuneri interne a corpului este mare, deoarece. aceste particule alfa creează un număr foarte mare de ioni (până la câteva mii de perechi de ioni pe calea de 1 micron în țesuturi). Ionizarea, la rândul său, provoacă o serie de caracteristici ale acelor reacții chimice care apar în materie, în special în țesutul viu (formarea de oxidanți puternici, hidrogen și oxigen liber etc.).

radiații beta(razele beta sau un flux de particule beta) se referă și la tipul corpuscular de radiație. Acesta este un flux de electroni (radiații β, sau, mai des, pur și simplu radiații β) sau pozitroni (radiații β+) emise în timpul dezintegrarii beta radioactive a nucleelor ​​unor atomi. Electronii sau pozitronii se formează în nucleu în timpul transformării unui neutron într-un proton sau, respectiv, a unui proton în neutron.

Electronii sunt mult mai mici decât particulele alfa și pot pătrunde adânc în substanță (corp) cu 10-15 centimetri (comparativ cu sutimile de milimetru pentru particulele alfa). Când trece printr-o substanță, radiația beta interacționează cu electronii și nucleii atomilor ei, cheltuind energia pe aceasta și încetinind mișcarea până când se oprește complet. Datorită acestor proprietăți, este suficient să existe o grosime adecvată a unui ecran de sticlă organică pentru protecție împotriva radiațiilor beta. Utilizarea radiațiilor beta în medicină pentru radioterapia de suprafață, interstițială și intracavitară se bazează pe aceleași proprietăți.

radiatii neutronice- un alt tip de radiație corpusculară. Radiația neutronică este un flux de neutroni (particule elementare care nu au sarcină electrică). Neutronii nu au efect ionizant, dar un efect ionizant foarte semnificativ are loc datorită împrăștierii elastice și inelastice pe nucleele materiei.

Substanțele iradiate de neutroni pot dobândi proprietăți radioactive, adică să primească așa-numita radioactivitate indusă. Radiația neutronică este produsă în timpul funcționării acceleratoarelor de particule elementare, în reactoare nucleare, instalații industriale și de laborator, în timpul exploziilor nucleare etc. Radiația neutronică are cea mai mare putere de penetrare. Cele mai bune pentru protecția împotriva radiațiilor neutronice sunt materialele care conțin hidrogen.

Radiații gamma și raze X sunt legate de radiațiile electromagnetice.

Diferența fundamentală dintre aceste două tipuri de radiații constă în mecanismul apariției lor. Radiația cu raze X este de origine extranucleară, radiația gamma este un produs al dezintegrarii nucleelor.

Radiația cu raze X, descoperită în 1895 de către fizicianul Roentgen. Aceasta este o radiație invizibilă care poate pătrunde, deși în grade diferite, în toate substanțele. Reprezintă radiația electromagnetică cu o lungime de undă de ordinul de la - de la 10 -12 la 10 -7. Sursa de raze X este un tub de raze X, unii radionuclizi (de exemplu, emițători beta), acceleratori și acumulatori de electroni (radiație sincrotron).

Tubul cu raze X are doi electrozi - catod și anod (electrozi negativi și respectiv pozitivi). Când catodul este încălzit, are loc emisia de electroni (fenomenul de emisie de electroni de către suprafața unui solid sau lichid). Electronii emiși de catod sunt accelerați de câmpul electric și lovesc suprafața anodului, unde sunt decelerati brusc, rezultând radiații cu raze X. La fel ca lumina vizibilă, razele X provoacă înnegrirea filmului fotografic. Aceasta este una dintre proprietățile sale, principalul lucru pentru medicină este că este o radiație pătrunzătoare și, în consecință, un pacient poate fi iluminat cu ajutorul său și de atunci. țesuturile de densitate diferită absorb razele X în moduri diferite - atunci putem diagnostica multe tipuri de boli ale organelor interne într-un stadiu foarte incipient.

Radiațiile gamma sunt de origine intranucleară. Are loc în timpul dezintegrarii nucleelor ​​radioactive, trecerea nucleelor ​​de la starea excitată la starea fundamentală, în timpul interacțiunii particulelor încărcate rapid cu materia, anihilarea perechilor electron-pozitron etc.

Puterea mare de penetrare a radiațiilor gamma se datorează lungimii de undă scurte. Pentru a atenua fluxul de radiații gamma se folosesc substanțe care au un număr de masă semnificativ (plumb, wolfram, uraniu etc.) și tot felul de compoziții de înaltă densitate (diverse betoane cu umpluturi metalice).

Radiația corpusculară - radiații ionizante, formate din particule cu o masă diferită de zero.

radiatii alfa - un flux de particule încărcate pozitiv (nuclee de atomi de heliu - 24He), care se deplasează cu o viteză de aproximativ 20.000 km/s. Razele alfa se formează în timpul dezintegrarii radioactive a nucleelor ​​elementelor cu numere de serie mari și în timpul reacțiilor nucleare, transformărilor. Energia lor fluctuează în 4-9 (2-11) MeV. Gama particulelor a din materie depinde de energia lor și de natura materiei în care se mișcă. În medie, intervalul în aer este de 2-10 cm, în țesutul biologic - câțiva microni. Deoarece particulele a sunt masive și au energie relativ mare, calea lor în materie rectilinie , ele provoacă un efect de ionizare puternic pronunțat. Ionizarea specifică este de aproximativ 40.000 de perechi de ioni pe 1 cm de rulare în aer (se pot crea până la 250.000 de perechi de ioni pe toată lungimea cursei). Într-un țesut biologic, până la 40.000 de perechi de ioni sunt de asemenea create pe o cale de 1-2 microni. Toată energia este transferată către celulele corpului, provocându-i un mare rău.

Particulele alfa sunt prinse de o foaie de hârtie și practic nu pot pătrunde în stratul exterior (exterior) al pielii, ele sunt absorbite de stratul cornos al pielii. Prin urmare, radiațiile a nu reprezintă un pericol până când substanțele radioactive care emit particule a intră în organism printr-o rană deschisă, cu alimente sau aer inhalat - apoi devin extrem de periculos .

radiații beta - un flux de particule b, constând din electroni (particule încărcate negativ) și pozitroni (particule încărcate pozitiv) emiși de nucleele atomice în timpul dezintegrarii lor b. Masa particulelor β în termeni absoluti este de 9,1x10-28 g. Particulele beta poartă o sarcină electrică elementară și se propagă în mediu cu o viteză de la 100 mii km/s până la 300 mii km/s (adică până la viteza lumina) in functie de energia radiatiei. Energia particulelor b fluctuează în limite considerabile. Acest lucru se explică prin faptul că în timpul fiecărei dezintegrare b a nucleelor ​​radioactive, energia rezultată este distribuită între nucleul fiu, particulele b și neutrini în rapoarte diferite, iar energia particulelor b poate varia de la zero la o valoare maximă. . Energia maximă variază de la 0,015-0,05 MeV (radiație moale) la 3-13,5 MeV (radiație tare).

Deoarece particulele b au o sarcină, ele deviază de la direcția rectilinie sub influența câmpurilor electrice și magnetice. Deținând o masă foarte mică, particulele b, atunci când se ciocnesc cu atomi și molecule, se abat ușor de la direcția lor inițială (adică sunt puternic împrăștiate). Prin urmare, este foarte dificil să se determine lungimea căii particulelor beta - această cale este prea șerpuitoare. Kilometraj
Particulele b datorită faptului că au o cantitate diferită de energie sunt, de asemenea, supuse fluctuațiilor. Lungimea alergării în aer poate ajunge
25 cm și uneori câțiva metri. În țesuturile biologice, intervalul de particule este de până la 1 cm. Densitatea mediului afectează, de asemenea, traseul căii.

Puterea de ionizare a particulelor beta este mult mai mică decât cea a particulelor alfa. Gradul de ionizare depinde de viteza: viteza mai mica - mai multa ionizare. Pentru 1 cm de drum în aer, se formează o particulă b
50-100 de perechi de ioni (1000-25 mii de perechi de ioni în aer). Particulele beta de înaltă energie, care zboară pe lângă nucleu prea repede, nu au timp să provoace același efect ionizant puternic ca și particulele beta lente. Când se pierde energia, aceasta este captată fie de un ion pozitiv pentru a forma un atom neutru, fie de un atom pentru a forma un ion negativ.

radiatii neutronice - radiatii formate din neutroni, i.e. particule neutre. Neutronii sunt produși în reacții nucleare (o reacție în lanț de fisiune nucleară a elementelor radioactive grele, în reacții de sinteză a elementelor mai grele din nuclee de hidrogen). Radiația neutronică este ionizabilă indirect; formarea ionilor are loc nu sub acțiunea neutronilor înșiși, ci sub acțiunea particulelor grele secundare încărcate și a cuantelor gamma, cărora neutronii își transferă energia. Radiația neutronică este extrem de periculoasă datorită puterii sale mari de penetrare (intervalul în aer poate ajunge la câteva mii de metri). În plus, neutronii pot provoca induși (inclusiv în organismele vii), transformarea atomilor de elemente stabile în cei radioactivi. Materialele care conțin hidrogen (grafit, parafină, apă etc.) sunt bine protejate de iradierea cu neutroni.

În funcție de energie, se disting următorii neutroni:

1. Neutroni ultrarapidi cu o energie de 10-50 MeV. Ele se formează în timpul exploziilor nucleare și al funcționării reactoarelor nucleare.

2. Neutroni rapizi, energia lor depășește 100 keV.

3. Neutroni intermediari - energia lor este de la 100 keV la 1 keV.

4. Neutroni lenți și termici. Energia neutronilor lenți nu depășește 1 keV. Energia neutronilor termici ajunge la 0,025 eV.

Radiația neutronică este utilizată pentru terapia cu neutroni în medicină, determinarea conținutului elementelor individuale și a izotopilor acestora în medii biologice etc. În radiologia medicală se folosesc în principal neutroni rapidi și termici, se folosește în principal californiul-252, care se descompune odată cu eliberarea de neutroni cu o energie medie de 2,3 MeV.

radiatie electromagnetica diferă ca origine, energie și, de asemenea, prin lungimea de undă. Radiația electromagnetică include razele X, radiația gamma de la elementele radioactive și bremsstrahlung care apare atunci când particulele încărcate puternic accelerate trec prin materie. Lumina vizibilă și undele radio sunt, de asemenea, radiații electromagnetice, dar nu ionizează materia, deoarece se caracterizează printr-o undă lungă mare (rigiditate mai mică). Energia câmpului electromagnetic nu este emisă continuu, ci în porțiuni separate - cuante (fotoni). Prin urmare, radiația electromagnetică este un flux de cuante sau fotoni.

radiații cu raze X. Razele X au fost descoperite de Wilhelm Conrad Roentgen în 1895. Razele X sunt radiații electromagnetice cuantice cu o lungime de undă de 0,001-10 nm. Radiația cu o lungime de undă care depășește 0,2 nm este numită condiționat radiație cu raze X „moale”, iar până la 0,2 nm - „dure”. Lungimea de undă - distanța pe care se propagă radiația într-o perioadă de oscilație. Radiația de raze X, ca orice radiație electromagnetică, se propagă cu viteza luminii - 300.000 km/s. Energia razelor X nu depășește de obicei 500 keV.

Există bremsstrahlung și raze X caracteristice. Bremsstrahlung apare atunci când electronii rapid decelerează în câmpul electrostatic al nucleului atomilor (adică în timpul interacțiunii electronilor cu nucleele atomilor). Când un electron de energie mare trece în apropierea nucleului, se observă împrăștierea (decelerația) a electronului. Viteza electronului scade și o parte din energia acestuia este emisă ca un foton bremsstrahlung.

Razele X caracteristice apar atunci când electronii rapizi pătrund adânc în atom și sunt scoși din nivelurile interne (K, L și chiar M). Atomul este excitat și apoi revine la starea fundamentală. În acest caz, electronii de la nivelurile exterioare umplu locurile libere din nivelurile interioare, iar în acest caz, fotonii radiațiilor caracteristice sunt emiși cu o energie egală cu diferența dintre energiile atomului în starea excitată și cea fundamentală (nu peste 250 keV). Acestea. radiația caracteristică apare atunci când învelișurile de electroni ale atomilor sunt rearanjate. În timpul diferitelor tranziții ale atomilor de la o stare excitată la o stare neexcitată, excesul de energie poate fi emis și sub formă de lumină vizibilă, raze infraroșii și ultraviolete. Deoarece razele X au o lungime de undă scurtă și sunt mai puțin absorbite în materie, ele au o putere de penetrare mai mare.

Radiația gamma Aceasta este radiația nucleară. Este emis de nucleele atomilor în timpul descompunerii alfa și beta a radionuclizilor artificiali naturali în acele cazuri când se găsește un exces de energie în nucleul fiu care nu este captat de radiația corpusculară (particule alfa și beta). Acest exces de energie este afișat instantaneu sub formă de cuante gamma. Acestea. radiația gamma este un flux de unde electromagnetice (quanta) care este emis în procesul de dezintegrare radioactivă atunci când starea energetică a nucleelor ​​se modifică. În plus, cuante gamma se formează în timpul antihilației unui pozitron și a unui electron. Din punct de vedere al proprietăților, radiațiile gamma sunt apropiate de razele X, dar au o viteză și o energie mai mari. Viteza de propagare în vid este egală cu viteza luminii - 300.000 km/s. Deoarece razele gamma nu au sarcină, ele nu se abate în câmpurile electrice și magnetice, propagăndu-se în linie dreaptă și uniform în toate direcțiile de la sursă. Energia radiațiilor gamma variază de la zeci de mii la milioane de electron volți (2-3 MeV), rareori ajunge la 5-6 MeV (deci energia medie a razelor gamma produse în timpul dezintegrarii cobaltului-60 este de 1,25 MeV). Compoziția fluxului de radiații gamma include cuante de diferite energii. În timpul decăderii anului 131