Йонизиращо лъчение, техните характеристики и методи за измерване - Физика
Йонизиращото лъчение (IR) е лъчение, чието взаимодействие с околната среда води до образуването на йони с различни признаци в тази среда. Радиацията се счита за йонизираща, ако е способна да разруши химическите връзки между молекулите. Йонизиращата радиация се разделя на корпускуларна и фотонна.
Радиовълните, светлинните вълни, топлинната енергия на Слънцето не принадлежат към йонизиращото лъчение, тъй като не причиняват увреждане на тялото чрез йонизация.
Корпускуларният е поток от частици с ненулева маса (електрони, протони, неутрони, алфа частици).
Фотонното излъчване е електромагнитно излъчване, което индиректно йонизира излъчването (гама лъчение, характерно излъчване, тормозно излъчване, рентгеново лъчение, анихилационно лъчение).
Алфа радиацията е поток от алфа частици (ядра на атоми на хелий), излъчени по време на радиоактивен разпад, както и по време на ядрени реакции и трансформации. Алфа частиците имат силна йонизираща сила и малка проникваща сила. Във въздуха те проникват на дълбочина от няколко сантиметра, в биологичната тъкан - на дълбочина от фракция от милиметър и се задържат от лист хартия или плат. Алфа радиацията е особено опасна, ако нейният източник попадне в тялото с храна или вдишван въздух.
Бета радиацията е поток от електрони или позитрони, излъчвани от ядрата на радиоактивни елементи по време на бета разпадане. Тяхната йонизираща сила е по-малка от тази на алфа частиците, но проникващата им сила е в пъти по-голяма и възлиза на десетки сантиметри. В биологичната тъкан те проникват на дълбочина 2 см, облеклото се задържа само частично. Бета радиацията е опасна за човешкото здраве, както с външно, така и с вътрешно облъчване.
Протонното лъчение е поток от протони, които са в основата на космическото лъчение, както и наблюдавани при ядрени експлозии. Обхватът им във въздуха и проникващата им мощност са междинни между алфа и бета лъчението.
Неутронното лъчение е потокът от неутрони, наблюдаван при ядрени експлозии, особено неутронни боеприпаси и работата на ядрен реактор. Последиците от въздействието му върху околната среда зависят от първоначалната неутронна енергия, която може да варира в диапазона от 0,025 - 300 MeV.
Гама-лъчение - електромагнитно излъчване (дължина на вълната 10 –10 –10 –14 m), което се появява в някои случаи по време на алфа и бета разпадане, унищожаване на частиците и по време на възбуждането на атомите и техните ядра, забавяне на частиците в електрическо поле. Проникващата сила на гама лъчението е много по-висока от тази на горните видове лъчения. Дълбочината на разпространение на гама квантите във въздуха може да достигне стотици и хиляди метри. Йонизиращата способност (индиректна) е много по-малка от тази на горните видове радиация. Повечето гама кванти преминават през биологична тъкан и само малко количество се абсорбира от човешкото тяло.
Bremsstrahlung е фотонно излъчване с непрекъснат енергиен спектър, излъчвано, когато кинетичната енергия на заредените частици намалява. Въздействието върху околната среда е същото като гама лъчението.
Характерно излъчване е фотонното излъчване с дискретен енергиен спектър, което възниква, когато енергийното състояние на електроните на атома се промени. Ефектът върху биологичната тъкан е подобен на гама-лъчението.
Анихилационна радиация - фотонна радиация в резултат на анихилацията на частица и античастица (например позитрон и електрон). Ефектът върху биологичната тъкан е подобен на гама-лъчението.
Рентгеново излъчване - фотонно излъчване (дължина на вълната 10 –10 –10 –12 m), състоящо се от тормозно излъчване и (или) характерно излъчване, генерирано от рентгенови устройства и произтичащо от някои ядрени реакции. За разлика от гама-лъчението, той има свойства като отражение и пречупване.
Взаимодействие на йонизиращото лъчение с материята
Алфа частиците, бета частици, изхвърлени от ядрото, имат значителна кинетична енергия и, въздействайки върху веществото, от една страна, те го йонизират, а от друга, проникват до определена дълбочина. Взаимодействайки с материята, те губят тази енергия, главно в резултат на еластични взаимодействия с атомни ядра или електрони, като им дават цялата или част от тяхната енергия, причинявайки йонизация или възбуждане на атомите (т.е. пренос на електрон от по-близък към по-отдалечен от орбитата на ядрото). Йонизацията и проникването до определена дълбочина са от основно значение за оценка на ефекта от йонизиращото лъчение върху биологичната тъкан на различни видове радиация. Познавайки свойствата на различните видове радиация да проникват през различни материали, последните могат да се използват както за защита на човек, така и за някои предмети, устройства и т.н.
Резултатите от взаимодействието на йонизиращото лъчение с материята зависят: от масата, заряда на потока на частиците и техните енергии; за вида на фотоните и техните енергии; относно вида и плътността на веществото; върху стойността на енергиите на вътремолекулните сили на облъченото вещество.
Взаимодействието на йонизиращото лъчение с материята зависи от съотношението на масите и енергиите на частиците и може да бъде еластично или нееластично.
Предвид горното, могат да се направят някои изводи: