Какие существуют виды излучений

Виды радиоактивных излучений

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.

Альфа излучение

  • излучаются: два протона и два нейтрона
  • проникающая способность: низкая
  • облучение от источника: до 10 см
  • скорость излучения: 20 000 км/с
  • ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

  • излучаются: нейтроны
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: километры
  • скорость излучения: 40 000 км/с
  • ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение — это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

  • излучаются: электроны или позитроны
  • проникающая способность: средняя
  • облучение от источника: до 20 м
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения — это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность:высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика Вид радиации
Альфа излучение Нейтронное излучение Бета излучение Гамма излучение Рентгеновское излучение
излучаются два протона и два нейтрона нейтроны электроны или позитроны энергия в виде фотонов энергия в виде фотонов
проникающая способность низкая высокая средняя высокая высокая
облучение от источника до 10 см километры до 20 м сотни метров сотни метров
скорость излучения 20 000 км/с 40 000 км/с 300 000 км/с 300 000 км/с 300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега 30 000 от 3000 до 5000 от 40 до 150 от 3 до 5 от 3 до 5
биологическое действие радиации высокое высокое среднее низкое низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение) 1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение) 1
Нейтроны с энергией 20 МэВ (нейтронное излучение) 5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи) 5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение) 20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео: Виды радиации

Альфа-, бета-, гамма-излучения — свойства, характеристика и показатели

Под «радиацией» понимают любые разновидности излучений, существующих в природе. Радиоволны, солнечный свет, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение – это тоже радиация. Нейтронное, альфа-, бета-, гамма-излучения обладают наибольшей опасностью.

Что такое радиоактивность в физике

Любой атом имеет ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные заряженные частицы — электроны.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Причем число протонов всегда одинаково и соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра, в которых количество нейтронов отличается, называются изотопами.

Читайте также  Нравятся ли девушкам лысые парни

Некоторые атомные ядра могут превращаться в разные изотопы с выделением элементарных частиц или легких ядер. Собственно этот процесс и называется радиоактивностью.

Можно дать такое определение этому явлению: способность атомного ядра бесконтрольно распадаться с испусканием проникающих частиц.

Распад ядер возможен в том случае, если он сопровождается выделением энергии. Сегодня известно около 3 тыс. атомных ядер. Из них не являются радиоактивными всего лишь 264.

В физике существуют такие виды радиоактивного распада:

α-распад с выделением α-частицы;

β-распад с испусканием электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, а также поглощение ядром электрона с выделением нейтрино;

γ-распад — излучение атомным ядром кванта ионизирующих лучей;

бесконтрольное деление ядра на осколки.

Альфа-излучение

Это поток ядер атомов гелия, имеющих положительный заряд. Возникает из-за распада атомов урана, тория или радия.

Их пробег очень короток (до 8 сантиметров в воздухе). Это означает, что их может задержать бумажный листок.

Вещества, которые испускают эти частицы, имеют большой период полураспада. Попадая в организм, они накапливаются в селезенке или лимфатических узлах и вызывают облучение.

Альфа-частицы опасны: они создают значительное количество ионов. Сами же альфа-частицы распространяются в тело на доли миллиметра.

Бета-излучение

Являет собой поток электронов (частиц с отрицательным зарядом) или позитронов (соответственно, с положительным зарядом). Электрон образуется при превращении нейтрона в протон, а позитрон – в процессе обратного превращения.

Электроны намного меньше ядра атомов гелия. Они могут проникать в тело человека примерно на 15 см. Попадая на кожу живого организма, частицы вызывают сильные ожоги. Чтобы оградиться от бета-излучения, достаточно тонкого оргстекла. Если вещество, излучающее электроны или позитроны, попадет в организм, то оно будет облучать ткани.

Бета-излучение применяется в медицине в качестве лучевой терапии.

Гамма-излучение

Это волны с огромной энергией, образующиеся внутри ядра.

Возникает при:

переходе его из возбужденного состояния в стабильное;

аннигиляции электрона и позитрона.

Гамма-лучи могут проходить значительные расстояния, постепенно теряя свою энергию. Они обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью.

Очень интенсивное излучение повреждает не только кожу, но и внутренние органы человека. Особая его опасность в том, что оно способно поражать ДНК, вызывая раковые новообразования.

Чтобы ослабить поток гамма-излучения, достаточно использовать вещества с высоким массовым числом атома и плотные составы.

Нейтронное излучение

Оно являет собой поток нейтронов, без заряда, не имеющих ионизирующего воздействия. Проявляется в результате рассеивания на атомных ядрах вещества.

Вещества, облученные нейтронами, могут обретать радиоактивные характеристики. Это свойство называется наведенной радиоактивностью.

Нейтроны отличаются наибольшей проникающей характеристикой. От них можно защититься материалами, содержащими атомы водорода. Излучение быстрых нейтронов губительно для всего живого в радиусе 2,5 км.

Рентгеновское излучение

Оно имеет внеядерное происхождение. Его источник – рентгеновская трубка и некоторые радиоактивные нуклиды. Рентгеновские лучи возникают в результате сильного ускорения заряженных частиц или в результате переходов в электронных оболочках атомов.

Рентгеновская трубка имеет катод и анод. При нагревании катода происходит излучение электронов. Движение этих частиц ускоряется электромагнитным полем, и частицы падают на анод, резко снижая скорость. Вследствие этого и возникают рентген-лучи.

Рентген-излучение, проходящее сквозь вещество, рассеиваются либо поглощается. Это их свойство используется в медицине.

Какое излучение самое опасное

Наиболее опасным является излучение нейтронов. Оно может пройти толщину вещества до 10 см. Приблизившись к ядру, нейтрон только отклоняется. А при столкновении с протоном нейтрон передает ему половину внутренней энергии, и последний увеличивает свою скорость, вызывая ионизацию.

Именно эти быстрые протоны разрушают весь организм. От наведенной нейтронной радиации нельзя избавиться.

Второе место в рейтинге опасности – гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью.

В природе существует много разновидностей радиационного излучения. Не каждое их них опасно для здоровья. Соблюдая меры предосторожности, можно защитить себя от вредных лучей.

Какие существуют виды излучений

Виды излучений

Тепловое излучение излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Тепловым источником является солнце, лампа накаливания и т. д.

Электролюминесценция (от латинского люминесценция — «свечение») – разряд в газе сопровождающийся свечением. Северное сияние есть проявление электролюминесценции. Используется в трубках для рекламных надписей.

Катодолюминесценция свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами. Благодаря ей светятся экраны электронно-лучевых трубок телевизоров.

Хемилюминесценция излучение света в некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии. Ее можно наблюдать на примере светлячка и других живых организмах, обладающих свойством светиться.

Фотолюминесценция свечение тел непосредственно под действием падающих на них излучений. Примером являются светящиеся краски, которыми покрывают елочные игрушки, они излучают свет после их облучения. Это явление широко используется в лампах дневного света.

Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извне.

Спектры

Полосатые спектры

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдения линейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.

Спектральный анализ

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа. Атомный и молекулярный спектральный анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения. Масс-спектрометрический анализ осуществляется по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов и позволяет определять изотопный состав объекта. Простейший спектральный аппарат — спектрограф.

Схема устройства призменного спектрографа

Тёмные линии на спектральных полосках были замечены давно (например, их отметил Волластон), но первое серьёзное исследование этих линий было предпринято только в 1814 году Йозефом Фраунгофером. В его честь эффект получил название «Фраунгоферовы линии». Фраунгофер установил стабильность положения линий, составил их таблицу (всего он насчитал 574 линии), присвоил каждой буквенно-цифровой код. Не менее важным стало его заключение, что линии не связаны ни с оптическим материалом, ни с земной атмосферой, но являются природной характеристикой солнечного света. Аналогичные линии он обнаружил у искусственных источников света, а также в спектрах Венеры и Сириуса.

Фраунгоферовы линии

Для проверки метода в 1868 году Парижская академия наук организовала экспедицию в Индию, где предстояло полное солнечное затмение. Там учёные обнаружили: все тёмные линии в момент затмения, когда спектр излучения сменил спектр поглощения солнечной короны, стали, как и было предсказано, яркими на тёмном фоне.

Природа каждой из линий, их связь с химическими элементами выяснялись постепенно. В 1860 году Кирхгоф и Бунзен при помощи спектрального анализа открыли цезий, а 1861 году — рубидий. А гелий был открыт на Солнце на 27 лет ранее, чем на Земле (1868 и 1895 годы соответственно).

Принцип работы

Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.

Оптический спектральный анализ характеризуется относительной простотой выполнения, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10—30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Атомарные спектры (поглощения или испускания) получают переведением вещества в парообразное состояние путём нагревания пробы до 1000—10000 °C. В качестве источников возбуждения атомов при эмиссионном анализе токопроводящих материалов применяют искру, дугу переменного тока; при этом пробу помещают в кратер одного из угольных электродов. Для анализа растворов широко используют пламя или плазму различных газов.

Спектр электромагнитных излучений

Свойства электромагнитных излучений. Электромагнитные излучения с различными длинами волн имеют довольно много различий, но все они, от радиоволн и до гамма-излучения, одной физической природы. Все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей степени проявляют свойства интерференции, дифракции и поляризации, характерные для волн. Вместе с тем все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей мере обнаруживают квантовые свойства.

Общим для всех электромагнитных излучений являются механизмы их возникновения: электромагнитные волны с любой длиной волны могут возникать при ускоренном движении электрических зарядов или при переходах молекул, атомов или атомных ядер из одного квантового состояния в другое. Гармонические колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

Радиоволны. При колебаниях, происходящих с частотами от 10 5 до 10 12 Гц, возникают электромагнитные излучения, длины волн которых лежат в интервале от нескольких километров до нескольких миллиметров. Этот участок шкалы электромагнитных излучений относится к диапазону радиоволн. Радиоволны применяются для радиосвязи, телевидения, радиолокации.

Инфракрасное излучение. Электромагнитные излучения с длиной волны, меньшей 1-2 мм, но большей 8*10 -7 м, т.е. лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением.

Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела. Источниками инфракрасного излучения служат печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания.

С помощью специальных приборов инфракрасное излучение можно преобразовать в видимый свет и получать изображения нагретых предметов в полной темноте. Инфракрасное излучение применяется для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины.

Видимый свет. К видимому свету (или просто свету) относятся излучения с длиной волны примерно от 8*10 -7 до 4*10 -7 м, от красного до фиолетового света.

Значение этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Свет является обязательным условием развития зеленых растений и, следовательно, необходимым условием для существования жизни на Земле.

Ультрафиолетовое излучение. В 1801 году немецкий физик Иоганн Риттер (1776 — 1810), исследуя спектр, открыл, что за

Невидимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны меньше, чем у фиолетового света, называют ультрафиолетовым излучением. К ультрафиолетовому излучению относят электромагнитные излучения в диапазоне длин волн от 4*10 -7 до 1*10 -8 м.

Читайте также  Зачем Хрущев стучал ботинком по трибуне в Америке

Ультрафиолетовое излучение способно убивать болезнетворных бактерий, поэтому его широко применяют в медицине. Ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света вызывает биологические процессы, приводящие к потемнению кожи человека — загару.

В качестве источников ультрафиолетового излучения в медицине используются газоразрядные лампы. Трубки таких ламп изготавливают из кварца, прозрачного для ультрафиолетовых лучей; поэтому эти лампы называют кварцевыми лампами.

Рентгеновские лучи. Если в вакуумной трубке между нагретым катодом, испускающим электрон, и анодом приложить постоянное напряжение в несколько десятков тысяч вольт, то электроны будут сначала разгоняться электрическим полем, а затем резко тормозиться в веществе анода при взаимодействии с его атомами. При торможении быстрых электронов в веществе или при переходах электронов на внутренних оболочках атомов возникают электромагнитные волны с длиной волны меньше, чем у ультрафиолетового излучения. Это излучение было открыто в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Рентгеном (1845-1923). Электромагнитные излучения в диапазоне длин волн от 10 -14 до 10 -7 м называются рентгеновскими лучами.

Способность рентгеновских лучей проникать через толстые слои вещества используется для диагностики заболеваний внутренних органов человека. В технике рентгеновские лучи применяются для контроля внутренней структуры различных изделий, сварных швов. Рентгеновское излучение обладает сильным биологическим действием и применяется для лечения некоторых заболеваний. Гамма-излучение. Гамма-излучением называют электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц.

Гамма-излучение — самое коротковолновое электромагнитное излучение ( -10 м). Его особенностью являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно рассматривают как поток частиц — гамма-квантов. В области длин волн от 10 -10 до 10 -14 и диапазоны рентгеновского и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские лучи и гамма-кванты по своей природе тождественны и отличаются лишь происхождением.

Виды излучений

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 97.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 97.

В конце XIX в. была открыта естественная радиоактивность некоторых элементов, сопровождающаяся излучением невидимых лучей. Рассмотрим кратко виды и характеристики различных излучений.

Понятие и виды излучения

Как известно в 11 классе, внутренняя энергия вещества может передаваться с помощью контактной теплопередачи, конвекции и излучения.

Рис. 1. Теплопередача, конвекция, излучение.

Рассмотрим излучение — передачу энергии вещества, которая происходит на расстоянии. В зависимости от массы покоя носителя энергии, излучение можно разделить на:

  • излучение безмассовых фотонов;
  • радиоактивное излучение частиц, имеющих массу (альфа, бета, гамма, нейтронное).

Фотонное излучение

Фотоны можно считать чистыми квантами энергии. Они не имеют массы покоя, а это значит, что покоящихся фотонов не бывает: они всегда движутся со скоростью света и несут энергию. Поскольку свойства фотонов сильно меняются в зависимости от их частоты, этот вид излучения делится на:

  • радиоизлучение;
  • ИК-излучение;
  • видимое излучение;
  • УФ-излучение;
  • рентгеновское излучение;
  • γ-излучение.

От начала к концу этого списка у фотонов увеличивается частота и энергия. При этом уменьшаются волновые проявления и нарастают корпускулярные. Если диапазон радиоизлучения демонстрирует практически только свойства волны, то γ-излучение имеет такую малую длину волны, что волновые свойства у него обнаружить очень трудно.

Вследствие этого от начала к концу списка у фотонного излучения уменьшается способность огибания препятствий, но при этом увеличивается проникающая способность.

С большинством из этих видов излучения человек часто имеет дело и находит для них применение в жизни, в первую очередь в качестве источников света.

Рис. 2. Шкала электромагнитных излучений.

Радиоактивные виды излучения

С открытием радиоактивности выяснилось, что излучение может осуществляться частицами, имеющими массу. В первую очередь это α- и β- излучения, сопровождающие радиоактивный распад многих тяжелых элементов (при этом также излучаются и γ-кванты).

α-излучение — это поток тяжелых частиц, имеющих атомный вес 4 и заряд 2. То есть фактически каждая α-частица представляет собой ядро гелия.

Система из двух протонов и двух нейтронов оказывается очень устойчивой энергетически, поэтому при распаде тяжелых ядер наиболее «выгодно» отщепление не отдельных протонов и нейтронов, а вот таких систем. Именно поэтому α-радиоактивными являются практически все тяжелые ядра с массовым числом более 208.

β-излучение — это поток быстрых электронов. Такое излучение характерно для ядер с большим избытком нейтронов.

Избыток нейтронов позволяет ядрам быть устойчивыми к кулоновскому отталкиванию, поскольку нейтроны участвуют в сильном взаимодействии, скрепляющем ядро, при этом не участвуют в электромагнитном взаимодействии, разрывающим его. Однако нейтроны являются стабильными только в связке с протонами. Свободный нейтрон нестабилен и распадается на протон, электрон и антинейтрино. Так и происходит в ядрах, в которых существует большой избыток нейтронов.

Также существует и нейтронное излучение. Оно сопровождает спонтанный распад тяжелых ядер, поскольку в тяжелых ядрах имеется избыток нейтронов, который становится «лишним», для осколков. Однако, такое радиоактивное излучение — достаточно редкий процесс.

Можно составить таблицу видов излучений:

Рис. 3. Таблица видов излучений.

Что мы узнали?

Излучение — это передача энергии вещества, которая происходит на расстоянии. Наиболее часто оно осуществляется безмассовыми фотонами — квантами энергии. Существует также и радиоактивное излучение, осуществляющееся частицами, имеющими массу покоя.

Радиация: виды, опасность, последствия, единицы измерения, приборы

Радиация – это способность отдельных частиц к излучению или распространению энергии в пространство. Сила такой энергии является очень мощной и оказывает воздействие на вещества, в результате чего появляются новые ионы с разными зарядами.

Радиоактивность – это свойство веществ и предметов выделять ионизирующее излучение, т.е. они становятся источниками радиации. Почему так происходит?

Что такое изотопы и период полураспада?

Практически всегда частицы с ионизирующим излучением выпадают из атомного ядра различных химических элементов. При этом ядро находится в стадии радиоактивного распада. Только радиоактивные элементы могут выпускать ионизирующие частицы. Часто один и тот же элемент может иметь разные варианты существования – изотопы, которые подразделяются на стабильные и радиоактивные.

Каждому радиоактивному изотопу отведено определенное время для жизни. Когда ядро распадается, оно испускает частицу, и дальше процесс не идет. Периодом полураспада называют время жизни радиоактивных изотопов, за которое распадается половина их ядер. Если допустить, что все радиоактивные элементы полностью распадутся, то радиоактивность исчезнет. Однако периоды полураспада бывают самыми разными – от нескольких долей секунд до продолжительных миллионов лет.

Радиоактивные изотопы в природе образуются естественным путем (уран, калий, радий) или могут появляться искусственно – в результате деятельности человека при строительстве АЭС, проведении ядерных испытаний.

Виды радиации (излучения)

По сочетанию таких свойств, как состав, энергия и проникающая способность, выделяют следующие виды ионизирующего излучения:

  • излучение альфа-частиц – обладает сильной ионизацией – это достаточно тяжелые ядра гелия с положительным зарядом,
  • излучение бета-частиц – это поток заряженных электронов, по проникающей способности значительно превосходит альфа-частицы,
  • гамма-излучение – похоже на видимый световой поток, а по своей природе – это короткие волны электромагнитного излучения, способные проникать в окружающие предметы,
  • рентгеновское излучение – электромагнитные волны с меньшей энергией, чем гамма-излучение. Солнце – естественный и не менее мощный источник рентгеновских лучей, но слои атмосферы обеспечивают защиту от солнечного излучения,
  • нейтроны – электрически нейтральные частицы, которые возникают около работающих атомных реакторов. Доступ на такую территорию всегда ограничен.

Опасность разных видов радиационного излучения для человека

В качестве мощного источника излучения, опасного для здоровья и жизни человека, может выступать совершенно любой радиоактивный предмет или вещество. И в сравнении со многими другими возможными опасностями радиацию невозможно почувствовать, увидеть. Определить ее уровень можно только специальными приборами. Влияние радиационного излучения на здоровье человека зависит от его конкретного вида, периода времени и частоты воздействия.

Гамма-излучение для человека считается самым опасным. Альфа-излучение, хотя и обладает малой проникающей способностью, опасно в случае попадания альфа-частиц непосредственно в организм человека (в легкие или пищеварительную систему). При излучении бета-частиц необходимо защитить кожные покровы человека и не допустить их попадания внутрь.

При работе с рентгеновским оборудованием необходимо соблюдать меры защиты, поскольку излучение от него является мутагенным фактором, что приводит к мутации генов – изменению генетического материала клетки.

Все перечисленные виды радиационного излучения могут вызывать у человека:

  • серьезные заболевания – лейкоз, рак (легких, щитовидной железы),
  • инфекционные осложнения, нарушение обмена веществ, катаракту,
  • генетические нарушения (мутации), врожденные пороки,
  • выкидыши и бесплодие.

Последствия воздействия радиации на организм человека

Помимо появления различных заболеваний последствия радиационного излучения могут быть с летальным исходом:

  • при единственном посещение территории вблизи мощного естественного или искусственного источника радиации,
  • при постоянном получении доз облучения от радиоактивных предметов – при хранении дома антикварных вещей или драгоценных камней, получивших дозу радиации.

Заряженные частицы отличаются активным взаимодействием с разными веществами. В некоторых случаях от радиации защитит обычная плотная одежда. К примеру, альфа-частицы самостоятельно не проникают через кожу, но они опасны, если попадают вовнутрь – тогда на ткани концентрируется облучение изнутри.

Радиация наибольшее влияние оказывает на детей, что вполне объяснимо с научной точки зрения. С клетками, находящимися в стадии роста и деления, ионизирующее излучение вступает в реакцию быстрее. Тогда как у взрослых – деление клеток замедляется или даже приостанавливается, и воздействие излучения ощущается значительно меньше. Для беременных женщин крайне нежелательно и недопустимо получить ионизирующее излучение. В этот период внутриутробного формирования клетки растущего организма маленького человечка особенно восприимчивы к проникающей радиации, поэтому даже слабое или кратковременное ее воздействие негативно отразится на развитии плода. Для всех живых организмов радиация вредна. Она разрушает и повреждает структуру молекул ДНК.

Может ли радиация передаваться как болезнь – от человека к другим людям?

Многие люди уверены, что контактировать с облученными лицами опасно, поскольку есть вероятность заразиться. Такое мнение ошибочно – радиация оказывает воздействие на человеческий организм, но радиоактивных веществ в нем не образуется. Человек не становится источником излучения. Общаться с больными, страдающими от лучевой болезни или других заболеваний, появившихся в результате облучения, можно напрямую, без средств индивидуальной защиты. Лучевая болезнь от человека к другим людям не передается.

Опасными являются радиоактивные предметы с определенным зарядом и энергией – они становятся источниками излучения при непосредственном контакте.

Единицы измерения радиации и ее предельные нормы

Для получения результатов измерений важно учесть интенсивность радиации, определяя опасность самого ее источника и оценивая период времени, который можно провести около него без негативных последствий. Исследованиями и реакциями радиационного излучения на живые организмы занимался в Швеции ученый Рольф Зиверт. Именно в его честь названа единица измерения доз ионизирующего излучения – зиверт (Зв/час) – это величина энергии, которую поглощает один килограмм биологической ткани за один час, равная по воздействию полученной дозе гамма-излучения в 1 Гр (грэй). К примеру, облучение в 5 – 6 зивертов для человека смертельно.

Кроме определения единицы измерения Зиверт установил, что радиационное излучение не имеет конкретного нормативного уровня безопасности. Даже получив минимальную дозу радиации, у человека возникают генетические изменения и заболевания. Они могут не сразу проявиться, а лишь спустя определенный (длительный) промежуток времени. В такой ситуации, когда не существует абсолютных безопасных показателей ионизирующего излучения, устанавливаются его предельно допустимые нормы.

На территории России функции нормирования и контроля над радиационным облучением населения возложены на Госкомсанэпиднадзор. В соответствии с действующим законодательством и нормативной документацией он устанавливает пределы допустимых значений радиации, а также иные требования для ее ограничения.

Безопасным принят уровень радиации, не превышающий 0,5 микрозиверт в час – это максимально допустимый предел дозу облучения. Если его значение составляет 0,2 микрозиверта в час, то для человека это благоприятные условия – радиационный фон находится в пределах нормы. Поглощенная доза облучения имеет свойство накапливаться в человеческом организме. Однако для основной массы обычного населения в течение года значение не должно превышать 1 миллизиверта, за всю жизнь в среднем – не более 70 миллизивертов (из расчета на 70 лет).

Как измерить уровень радиации?

В обычной повседневной жизни предусмотрен только единственный способ определить уровень радиации – измерить ее специальным прибором – дозиметром. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться услугами специалистов. Дозиметры фиксируют ионизирующее излучение за определенный промежуток времени в дольных единицах – микро — или милизивертах в час.

Бытовые модификации приборов незаменимы для тех, кто стремится защитить себя от негативного влияния радиации. Дозиметром измеряют мощность дозы радиации в конкретном месте, где он находится или обследуют им определенные предметы – продукты питания, детские игрушки, строительные материалы и т.д. Полезно применять дозиметр:

  • для проверки радиационного фона в своем доме или квартире, особенно при покупке нового жилья,
  • для проверки территорий в походах, путешествиях по незнакомым удаленным местам,
  • для проверки земельного участка, предполагаемого для дачи, огорода,
  • для проверки грибов и ягод в лесу.

Очистить территорию или предметы от радиации без специальных средств невозможно, поэтому, когда дозиметром выявлены потенциально опасные источники излучения, их нужно избегать.

Оптимальный выбор дозиметра

Все приборы подразделяются на 2 группы:

  • для профессионального использования,
  • индивидуальные (бытовые).

Между собой они отличаются по 2 параметрам:

  • величине погрешности измерения,

Для профессиональных приборов она не должна превышать 7%, а для бытовых может составлять и 30%.

  • максимальному значению измерений.

Профессиональные дозиметры работают в диапазоне измерений от 0,05 до 999 мкЗв в час, тогда как индивидуальные в основном определяют дозы облучения не более 100 мкЗв в час.

Дополнительной функцией дозиметров каждого типа является режим поиска и звуковой сигнализации. На панели прибора задается определенное значение уровня радиации и при его обнаружении он издает звуковой сигнал, что очень удобно для большинства ситуаций, в том числе и для поиска опасных радиоактивных предметов.

В каких местах обязательно проводятся замеры радиации?

В некоторых местах общий фон радиации всегда превышает средние значения:

  • в горных районах,
  • в салонах и кабинах самолетов, космической техники.

Природным источником излучения является газ радон. Он находится в почве, не имеет запаха и цвета. Может проникать в помещения и даже в легкие человека. По этой причине важно отслеживать радиационный фон постоянно.

В целях контроля обязательно проводятся замеры уровня радиации:

  • на территориях, предусмотренных под строительство,
  • на объектах завершенного строительства при их сдаче в эксплуатацию,
  • в зданиях и помещениях при их реконструкции или капитальном ремонте.

Что такое радиационное заражение и когда оно происходит?

Радиационное заражение территории выявляется в тех случаях, когда на местности обнаружены опасные источники ионизирующего излучения. Реально это возможно в двух вариантах:

  • в результате концентрации радиоактивных веществ при ядерном взрыве. В окружающую среду попадают радиоактивные изотопы под воздействием мгновенного гамма-излучения.
  • в результате рассеивания радиоактивных частиц при техногенных авариях – утечках из ядерных реакторов, при повреждениях транспортировки или хранения радиоактивных отходов, при случайных потерях из промышленных и медицинских хранилищ.

В век развития информационных технологий и обилия компьютерной техники многих людей волнует вопрос о том, что компьютер является источником радиации. На самом деле это совсем не так. Небольшими дозами излучения по рентгеновскому типу отличались старые электролучевые мониторы (как и телевизоры старого поколения). Современные жидкокристаллические и плазменные дисплеи не обладают радиоактивными свойствами.

Радиация бывает разной. Откуда она берется и нужно ли пить алкоголь после флюорографии?

Радиация бывает разная

Радиацией ученые называют разные вещи, среди которых та самая, рукотворная и смертоносная, не столь уж заметна. В широком смысле радиация — это любое излучение, включая почти безобидный солнечный свет. Например, метеорологи употребляют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, которое получает поверхность нашей планеты.

Часто радиацию отождествляют с ионизирующим излучением, то есть лучами или частицами, способными оторвать от атомов и молекул электроны. Именно ионизирующее излучение повреждает живые клетки, вызывает поломки ДНК. Это та самая радиация, но она далеко не всегда рукотворна.

Если излучение не ионизирующее, оно все равно может быть вредным. Как гласит поговорка астрономов, посмотреть на Солнце в телескоп без фильтра можно всего два раза: правым и левым глазом. Тепловое излучение вызывает ожоги, а пагубный эффект СВЧ известен всем, кто неправильно рассчитывал время пребывания еды в микроволновке.

Ионизирующее излучение — тоже

Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитные волны), бета-частицы (электроны и их античастицы, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и просто осколки ядер, летящие с огромной скоростью, достаточной для ионизации вещества.

Некоторые виды радиации (далее в тексте она будет синонимом «ионизирующего излучения») — альфа-частицы, к примеру — задерживает фольга или даже бумага. Другие, нейтроны, поглощаются веществами, богатыми атомами водорода: водой или парафином. А для защиты от гамма-лучей и рентгена оптимален свинец. Поэтому ядерные реакторы защищают многослойной оболочкой, которая рассчитана на разные виды излучения.

Источников радиации много

Большая часть ионизирующего излучения возникает при распаде ядер нестабильных (радиоактивных) атомов. Второй источник — реакции уже не распада, а слияния атомов, термоядерные. Они идут в недрах звезд, включая Солнце. За пределами атмосферы Земли и ее магнитного поля солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но также рентгеновские лучи, жесткий ультрафиолет и разогнанные до внушительной скорости протоны.

Протоны наиболее опасны для оказавшихся в дальнем космосе. В год повышенной солнечной активности попадание под пучок протонов даст смертельную дозу облучения за считаные минуты. Это примерно соответствует фону вблизи разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.

Рентгеновские лучи возникают при движении электронов с ускорением, поэтому их, в отличие от всего остального, можно включить и выключить, направив пучок электронов на металлическую пластинку или заставив тот же пучок колебаться в электромагнитном поле.

Земля и даже бананы радиоактивны

Наша планета тоже радиоактивна. Горные породы, включая гранит и уголь, содержат уран, торий и испускают газ радон (если дом построен на скальных породах и плохо проветривается, то из-за радона у жителей повышается риск заболеть раком легких). Часть вреда от курения связана с полонием-210 в табачном дыме, крайне активным и потому опасным изотопом. Да что там табак — если съесть обычный банан, то каждую секунду в организме будет проходить 15 реакций распада калия-40.

Впрочем, есть бананы не опасно, а уран в граните, радон в воздухе, калий и радиоуглерод в еде, космические лучи — все это составляющие естественного радиационного фона. Природа нашла, как в нем существовать, и та же ДНК имеет мощнейшие механизмы починки.

Народные средства не помогают от радиации

Известны народные средства, которые якобы помогают «вывести радиацию из организма»: йод и алкоголь. На самом деле йод применяют только в одном случае: когда произошел выброс йода-131, короткоживущего изотопа, который вырабатывается в ядерных реакторах. Препараты с обычным йодом замедляют усвоение радиоактивного. А людям с неправильно работающей щитовидной железой избыток йода может навредить.

Что же касается алкоголя, то достаточно сказать, что в найденных нами протоколах профилактики лучевых поражений он не упоминается вовсе. Да, если послушать армейские байки, спирт работает как лекарство вообще от всего, но в армейских байках иногда и крокодилы летают. Не стоит смешивать фольклористику с биохимией и радиобиологией. Препараты, которые способствуют выводу радионуклидов, существуют, но у них столько побочных эффектов и ограничений, что мы про них специально не будем говорить.

На источник излучения изредка можно наткнуться

Возможно, эти мифы живучи потому, что облучиться можно не только рядом со сломавшимся ядерным реактором или в кабинете врача. Источники излучения иногда забывали в списанных приборах для поиска скрытых дефектов, были зафиксированы случаи потери медицинских источников, а несколько лет назад школьник из Москвы купил на радиорынке рентгеновскую трубку, подключил ее дома и заработал лучевой ожог руки. В Южной Америке случилась еще более вопиющая история. В больнице был потерян светящийся радиоактивный порошок, который местные дети нашли и использовали в качестве грима. Вечеринка закончилась грустно.

Чтобы такого избежать, нужно просто не тащить в дом неизвестные предметы и не разбирать их на части. В конце концов, что такого необходимого для хозяйства можно найти в подвале больницы? А если вы считаете себя опытным исследователем заброшенных пространств, то наверняка слышали, что приличный сталкер оставляет после себя объект в том же виде, в котором застал.

Микроволновки и смартфоны не вредят

Микроволновые печи и смартфоны — источники не той радиации. Энергии микроволн недостаточно для того, чтобы оторвать электроны от ядер атомов. Медики и биологи спорят о том, как СВЧ-излучение в малых дозах может влиять на человеческий организм, но пока результаты скорее обнадеживающие: сопоставление целого ряда разных масштабных исследований указывает на то, что связи между телефонами и злокачественными опухолями нет.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: