ما يسمى إشعاع ألفا؟ أساسيات حماية العمل في النقل البحري

إشعاع ألفا هو تيار من الجزيئات الثقيلة المشحونة إيجابيا والتي تتكون من بروتون ونيوترون - نواة الهيليوم، ولها سرعة أولية منخفضة ومستوى طاقة مرتفع نسبيا (من 3 إلى 9 ميغا إلكترون فولت). نطاق جسيمات ألفا المنبعثة بشكل رئيسي من العناصر الطبيعية (الراديوم، الثوريوم، اليورانيوم، البولونيوم، إلخ) صغير نسبيًا. لذا، يبلغ حجمه في الهواء 10...11 سم، وفي الأنسجة البيولوجية لا يتجاوز بضع عشرات من الميكرومترات (30...40 ميكرومتر). جزيئات ألفا، التي لها كتلة كبيرة نسبيا وسرعة أولية منخفضة، عند التفاعل مع المادة، تفقد طاقتها بسرعة ويتم امتصاصها بها. ونتيجة لذلك، فهي تتمتع بأعلى كثافة تأين خطية، ولكنها تتمتع بقدرة منخفضة على الاختراق.

إشعاع بيتا هو تيار من الجزيئات سالبة الشحنة - الإلكترونات أو الجزيئات المشحونة بشكل إيجابي - البوزيترونات ويحدث أثناء تحلل العناصر المشعة الطبيعية والاصطناعية. تمتلك جسيمات بيتا سرعة انتشار عالية تقترب من سرعة الضوء، ولها مدى أطول في الوسط من جسيمات ألفا. وبالتالي، يصل المدى الأقصى لجسيمات بيتا في الهواء إلى عدة أمتار، وفي الوسائط البيولوجية - 1...2 سم، كما أن مستوى الكتلة والطاقة المنخفض بشكل ملحوظ (0.0005...3.5 ميجا فولت) لجسيمات بيتا يحدد أيضًا انخفاض تأينها. قدرة.

وهي تتمتع بقدرة اختراق أكبر من جسيمات ألفا، وهذا يعتمد على مستوى طاقة باعث بيتا.

إشعاع جاما، وهو عبارة عن تيار من أشعة جاما ويمثل ذبذبات كهرومغناطيسية ذات طول موجي قصير جدًا، ينشأ أثناء التفاعلات النووية والتحلل الإشعاعي. نطاق الطاقة لأشعة جاما يقع ضمن 0.01...3 MeV. لديها قدرة اختراق عالية جدا وتأثير مؤين منخفض. تخترق أشعة جاما الأنسجة البيولوجية بعمق، مما يؤدي إلى كسر الروابط الجزيئية.

يتمتع الإشعاع النيوتروني، وهو تدفق الجسيمات الأولية للنوى الذرية - النيوترونات، بقدرة اختراق عالية، اعتمادًا على طاقة النيوترونات والتركيب الكيميائي للمادة المشععة. النيوترونات ليس لها شحنة كهربائية ولها كتلة قريبة من كتلة البروتون. ويصاحب تفاعل النيوترونات مع الوسط تشتت (مرن أو غير مرن) للنيوترونات على النوى الذرية، وهو نتيجة تصادمات مرنة أو غير مرنة للنيوترونات مع ذرات المادة المشععة. نتيجة الاصطدامات المرنة، المصحوبة بتغيير في مسار النيوترونات ونقل جزء من الطاقة الحركية إلى النوى الذرية، يحدث التأين المعتاد للمادة.

أثناء التشتت غير المرن للنيوترونات، يتم إنفاق طاقتها الحركية بشكل أساسي على الإثارة الإشعاعية لنواة الوسط، والتي يمكن أن تسبب إشعاعًا ثانويًا يتكون من جزيئات مشحونة وكميات جاما. إن اكتساب ما يسمى بالإشعاع المستحث بواسطة المواد المشععة بالنيوترونات يزيد من احتمالية التلوث الإشعاعي وهو سمة مهمة للإشعاع النيوتروني.

دراسة الأشعة السينية هي إشعاع كهرومغناطيسي يحدث عندما يتم تشعيع مادة ما بتيار من الإلكترونات بجهود عالية إلى حد ما تصل إلى مئات الكيلوفولت. طبيعة عمل الأشعة السينية تشبه إشعاع جاما. لديها قدرة تأين منخفضة وعمق اختراق كبير عند تشعيع مادة ما. اعتمادًا على الجهد الكهربائي في التركيب، يمكن أن تتراوح طاقة الأشعة السينية من 1 كيلو فولت إلى 1 ميجا فولت.

تتحلل المواد المشعة تلقائيًا، وتفقد نشاطها بمرور الوقت. يعد معدل الاضمحلال أحد الخصائص المهمة للمواد المشعة.

كل نظير له نصف عمر معين، أي. الوقت الذي تتحلل فيه نصف نوى هذا النظائر. يمكن أن تكون فترات نصف العمر قصيرة (الرادون-222، البروتكتينيوم-234، وما إلى ذلك) وطويلة جدًا (اليورانيوم-238، والراديوم، والبلوتونيوم، وما إلى ذلك).

عندما يتم إدخال عناصر مشعة ذات نصف عمر قصير إلى الجسم، تتوقف التأثيرات الضارة للإشعاع والظواهر المؤلمة بسرعة كبيرة.

جرعات الإشعاع

مقياس كمية المواد المشعة هو نشاطها C، معبرًا عنه بعدد اضمحلال النوى الذرية لكل وحدة زمنية. وحدة النشاط هي التفكك في الثانية (الاضمحلال/الاضمحلال).

هذه الوحدة في نظام C تسمى بيكريل (Bq). ويقابل بيكريل واحد اضمحلالًا واحدًا في الثانية لأي نويدات مشعة. وحدة النشاط خارج النظام هي الكوري. كوري (Ci) هو نشاط مادة مشعة تتحلل فيها 3.7*1010 نواة في الثانية. 1 Ci = 3.7*1010 بيكريل. عادةً ما يتم استخدام وحدات أصغر - ميليكوري (mCi) وميكروكوري (μCi).

هناك التعرض والجرعة الممتصة والجرعة الإشعاعية المكافئة.

جرعة التعرض – كولوم لكل كيلوغرام، (C/kg) تميز تأثير الإشعاع المؤين

ديكسب. = س/م،

حيث Q هي شحنة لها نفس العلامة المتكونة أثناء التشعيع الإشعاعي للهواء، C (كولوم)؛

م - كتلة الهواء، كجم.

الوحدة غير النظامية لجرعة التعرض للإشعاع هي الرونتجن (R).

1 رونتجن هو جرعة من الإشعاع المشع، والتي تنتج في 1 سم 3 من الهواء الجاف في الظروف الجوية العادية أيونات تحمل شحنة من كل إشارة لوحدة إلكتروستاتيكية واحدة.

معدل الجرعة الإشعاعية مهم لتأثير الإشعاع. تعتبر الوحدة غير النظامية لمعدل جرعة الإشعاع هي رونتجن في الثانية (R/s).

يتم تحديد معدل جرعة التعرض (أمبير لكل كيلوغرام) بالصيغة:

Рexp = Dexp/t،

حيث t هو وقت التشعيع.

تحدد جرعة الإشعاع الممتصة (J/kg) خصائص الامتصاص في البيئة المتعرضة للإشعاع وتعتمد إلى حد كبير على نوع الإشعاع. تسمى هذه الوحدة باللون الرمادي (Gy).

دابسورب = E/م،

حيث E هي الطاقة الإشعاعية، J؛

m هي كتلة الوسط الذي امتص الطاقة، كجم.

في الشكل 3أ، تعتبر وحدة الجرعة الإشعاعية الممتصة خارج النظام راد. 1راد=10-2جي.

الوحدات الأصغر هي مليراد (mrad) وميكروراد (mrad).

معدل الجرعة الممتصة، واط/كجم

Rabgl = Dabgl/t.

ولتقييم التأثير البيولوجي غير المتكافئ الناجم عن نفس الجرعة من أنواع مختلفة من الإشعاعات المؤينة، تم إدخال مفهوم الجرعة المكافئة. وتتميز الجرعة المكافئة من الإشعاع الإشعاعي بالجرعة الممتصة من الإشعاع ومعامل الفعالية البيولوجية النسبية، ويسمى عامل الجودة (Kk) للإشعاعات المختلفة عند تعرضها للإنسان.

Deq = DabsKk.

وحدة الجرعة المكافئة في النظام الدولي للوحدات هي سيفرت (Sv). يتوافق سيفرت واحد مع جرعة قدرها 1 جول/كجم (للأشعة السينية، وγ-، وβ-).

وحدة الجرعة الإشعاعية المكافئة هي الريم (المعادل البيولوجي للأشعة السينية).

Rem عبارة عن جرعة من أي نوع من الإشعاعات المؤينة التي تنتج نفس التأثير البيولوجي لجرعة من الأشعة السينية أو إشعاع جاما تبلغ 1 رونتجن.

إن عامل الجودة لأشعة جاما والأشعة السينية وجسيمات بيتا والإلكترونات والبوزيترونات هو الوحدة.

إشعاع ألفا (أشعة ألفا) هو نوع من الإشعاعات المؤينة؛ هو تيار من الجسيمات سريعة الحركة وعالية الطاقة وموجبة الشحنة (جسيمات ألفا).

المصدر الرئيسي لإشعاع ألفا هو بواعث ألفا، التي تنبعث منها جسيمات ألفا أثناء عملية الاضمحلال. من سمات إشعاع ألفا قدرته المنخفضة على الاختراق. تبين أن مسار جسيمات ألفا في المادة (أي المسار الذي تنتج به التأين) قصير جدًا (جزء من مائة ملليمتر في الوسط البيولوجي، و2.5-8 سم في الهواء).

ومع ذلك، على طول مسار قصير، تخلق جسيمات ألفا عددًا كبيرًا من الأيونات، أي أنها تسبب كثافة تأين خطية كبيرة. وهذا يوفر فعالية بيولوجية نسبية واضحة، أكبر بعشر مرات من التعرض للأشعة السينية و. أثناء التشعيع الخارجي للجسم، يمكن لجزيئات ألفا (مع جرعة ممتصة كبيرة بما فيه الكفاية من الإشعاع) أن تسبب حروقًا شديدة، وإن كانت سطحية (قصيرة المدى)؛ عند تناولها من خلال بواعث ألفا طويلة العمر، يتم حملها في جميع أنحاء الجسم عن طريق مجرى الدم وترسب في الأعضاء، وما إلى ذلك، مما يسبب تشعيعًا داخليًا للجسم.

يستخدم إشعاع ألفا لعلاج بعض الأمراض. أنظر أيضا، الإشعاعات المؤينة.

إشعاع ألفا هو تيار من جسيمات ألفا موجبة الشحنة (نواة ذرات الهيليوم).

المصدر الرئيسي لإشعاع ألفا هو النظائر المشعة الطبيعية، والتي ينبعث الكثير منها جسيمات ألفا ذات طاقات تتراوح من 3.98 إلى 8.78 ميغا إلكترون فولت عند الاضمحلال. نظرًا لطاقتها العالية وشحنتها المزدوجة (مقارنة بالإلكترون) وسرعة حركتها المنخفضة نسبيًا (مقارنة بأنواع أخرى من الإشعاعات المؤينة) (من 1.4109 إلى 2.0109 سم/ثانية)، فإن جسيمات ألفا تخلق عددًا كبيرًا جدًا من الأيونات الموجودة بكثافة على طول طريقها (ما يصل إلى 254 ألف زوج من الأيونات). وفي الوقت نفسه، تستهلك طاقتها بسرعة، وتتحول إلى ذرات هيليوم عادية. يتراوح مدى جسيمات ألفا في الهواء في الظروف العادية من 2.50 إلى 8.17 سم؛ في الوسائط البيولوجية - أجزاء من مائة من المليمتر.

يحدد التأين الناتج عن إشعاع ألفا عددًا من السمات في تلك التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المادة، وخاصة في الأنسجة الحية (تكوين عوامل مؤكسدة قوية، والهيدروجين والأكسجين الحر، وما إلى ذلك). هذه التفاعلات الكيميائية الإشعاعية التي تحدث في الأنسجة البيولوجية تحت تأثير إشعاع ألفا، بدورها تسبب فعالية بيولوجية خاصة لإشعاع ألفا، أكبر من فعالية الأنواع الأخرى من الإشعاعات المؤينة. بالمقارنة مع الأشعة السينية وبيتا وغاما، من المفترض أن تكون الفعالية البيولوجية النسبية لإشعاع ألفا (RBE) 10، على الرغم من أنها يمكن أن تختلف بشكل كبير في حالات مختلفة. مثل الأنواع الأخرى من الإشعاعات المؤينة، يستخدم إشعاع ألفا لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض مختلفة. يُسمى هذا القسم من العلاج الإشعاعي بالعلاج ألفا (انظر).

انظر أيضًا الإشعاع المؤين، النشاط الإشعاعي.

الإشعاع المؤين (المشار إليه فيما يلي باسم IR) هو الإشعاع الذي يؤدي تفاعله مع المادة إلى تأين الذرات والجزيئات، أي. يؤدي هذا التفاعل إلى إثارة الذرة وفصل الإلكترونات الفردية (الجزيئات سالبة الشحنة) عن الأغلفة الذرية. ونتيجة لذلك، تتحول الذرة، المحرومة من إلكترون واحد أو أكثر، إلى أيون موجب الشحنة - يحدث التأين الأولي. II يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي (أشعة جاما) وتدفقات الجسيمات المشحونة والمحايدة - الإشعاع الجسيمي (إشعاع ألفا، وإشعاع بيتا، والإشعاع النيوتروني).

إشعاع ألفايشير إلى الإشعاع الجسيمي. وهو عبارة عن تيار من جسيمات ألفا الثقيلة المشحونة إيجابيا (نواة ذرات الهيليوم) الناتجة عن اضمحلال ذرات العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والراديوم والثوريوم. نظرًا لأن الجزيئات ثقيلة، فإن نطاق جسيمات ألفا في المادة (أي المسار الذي تنتج به التأين) قصير جدًا: أجزاء من مائة من المليمتر في الوسط البيولوجي، و2.5-8 سم في الهواء. وبالتالي، يمكن لورقة عادية أو الطبقة الخارجية الميتة من الجلد أن تحبس هذه الجزيئات.

ومع ذلك، فإن المواد التي تنبعث منها جسيمات ألفا تكون طويلة الأمد. ونتيجة لدخول هذه المواد إلى الجسم مع الطعام أو الهواء أو من خلال الجروح، فإنها تنتقل إلى جميع أنحاء الجسم عن طريق مجرى الدم، وتترسب في الأعضاء المسؤولة عن عملية التمثيل الغذائي وحماية الجسم (على سبيل المثال، الطحال أو الغدد الليمفاوية)، وبالتالي مما يسبب تشعيع داخلي للجسم. خطر مثل هذا التشعيع الداخلي للجسم مرتفع لأنه تخلق جسيمات ألفا هذه عددًا كبيرًا جدًا من الأيونات (يصل إلى عدة آلاف من أزواج الأيونات لكل 1 ميكرون من المسار في الأنسجة). يحدد التأين بدوره عددًا من سمات تلك التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المادة، وخاصة في الأنسجة الحية (تكوين عوامل مؤكسدة قوية، والهيدروجين والأكسجين الحر، وما إلى ذلك).

إشعاع بيتا(أشعة بيتا، أو تيار جسيمات بيتا) تشير أيضًا إلى النوع الجسيمي من الإشعاع. هذا عبارة عن تيار من الإلكترونات (إشعاع β، أو في أغلب الأحيان مجرد إشعاع β) أو البوزيترونات (إشعاع β+) المنبعثة أثناء اضمحلال بيتا الإشعاعي لنواة ذرات معينة. يتم إنتاج الإلكترونات أو البوزيترونات في النواة عندما يتحول النيوترون إلى بروتون أو البروتون إلى نيوترون، على التوالي.

الإلكترونات أصغر بكثير من جسيمات ألفا ويمكنها اختراق عمق المادة (الجسم) بمقدار 10-15 سم (راجع أجزاء من مائة من المليمتر لجسيمات ألفا). عند مرور إشعاع بيتا عبر المادة، يتفاعل مع إلكترونات ونوى ذراتها، فتنفق طاقتها على ذلك وتبطئ حركتها حتى تتوقف تمامًا. بسبب هذه الخصائص، للحماية من إشعاعات بيتا، يكفي أن يكون لديك شاشة زجاجية عضوية ذات سمك مناسب. يعتمد استخدام إشعاع بيتا في الطب للعلاج الإشعاعي السطحي والخلالي وداخل الأجواف على نفس الخصائص.

الإشعاع النيوتروني- نوع آخر من الإشعاع الجسيمي. الإشعاع النيوتروني هو تدفق النيوترونات (الجسيمات الأولية التي ليس لها شحنة كهربائية). ليس للنيوترونات تأثير مؤين، ولكن يحدث تأثير مؤين كبير جدًا بسبب التشتت المرن وغير المرن على نوى المادة.

يمكن للمواد المشععة بالنيوترونات أن تكتسب خصائص إشعاعية، أي أن تتلقى ما يسمى بالنشاط الإشعاعي المستحث. يتم إنشاء الإشعاع النيوتروني أثناء تشغيل مسرعات الجسيمات، في المفاعلات النووية، والمنشآت الصناعية والمختبرية، أثناء التفجيرات النووية، وما إلى ذلك. يتمتع الإشعاع النيوتروني بأكبر قدرة على الاختراق. أفضل المواد للحماية من الإشعاع النيوتروني هي المواد التي تحتوي على الهيدروجين.

أشعة جاما والأشعة السينيةتنتمي إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي.

يكمن الاختلاف الأساسي بين هذين النوعين من الإشعاع في آلية حدوثهما. إشعاع الأشعة السينية هو من أصل خارج النواة، وأشعة جاما هي نتاج الاضمحلال النووي.

تم اكتشاف الأشعة السينية في عام 1895 من قبل الفيزيائي رونتجن. وهو إشعاع غير مرئي قادر على اختراق جميع المواد، ولو بدرجات متفاوتة. وهو إشعاع كهرومغناطيسي يبلغ طوله الموجي من 10 -12 إلى 10 -7. مصدر الأشعة السينية هو أنبوب الأشعة السينية، وبعض النويدات المشعة (على سبيل المثال، بواعث بيتا)، والمسرعات وأجهزة تخزين الإلكترون (إشعاع السنكروترون).

يحتوي أنبوب الأشعة السينية على قطبين كهربائيين - الكاثود والأنود (أقطاب كهربائية سلبية وإيجابية، على التوالي). عند تسخين الكاثود يحدث انبعاث الإلكترون (ظاهرة انبعاث الإلكترونات عن طريق سطح مادة صلبة أو سائلة). يتم تسريع الإلكترونات الخارجة من الكاثود بواسطة المجال الكهربائي وتضرب سطح الأنود، حيث تتباطأ بشكل حاد، مما يؤدي إلى إشعاع الأشعة السينية. مثل الضوء المرئي، تتسبب الأشعة السينية في تحول الفيلم الفوتوغرافي إلى اللون الأسود. وهذه إحدى خصائصه الأساسية في الطب - فهو يخترق الإشعاع، وبالتالي يمكن إضاءة المريض بمساعدته، وبما أنه تمتص الأنسجة ذات الكثافة المختلفة الأشعة السينية بشكل مختلف - يمكننا تشخيص العديد من أنواع أمراض الأعضاء الداخلية في مرحلة مبكرة جدًا.

إشعاع جاما هو من أصل نووي. يحدث أثناء تحلل النوى المشعة، وانتقال النوى من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية، أثناء تفاعل الجسيمات المشحونة بسرعة مع المادة، وإبادة أزواج الإلكترون والبوزيترون، وما إلى ذلك.

يتم تفسير قوة الاختراق العالية لأشعة جاما من خلال طول موجتها القصير. لإضعاف تدفق إشعاع جاما، يتم استخدام المواد ذات العدد الكتلي الكبير (الرصاص والتنغستن واليورانيوم وما إلى ذلك) وجميع أنواع التركيبات عالية الكثافة (الخرسانة المختلفة ذات الحشوات المعدنية).

التنقل بين المقالات:

الإشعاع وأنواع الإشعاع الإشعاعي وتكوين الإشعاع الإشعاعي (المؤين) وخصائصه الرئيسية. تأثير الإشعاع على المادة.

ما هو الإشعاع

أولاً دعونا نحدد ما هو الإشعاع:

في عملية تحلل المادة أو تخليقها، يتم إطلاق عناصر الذرة (البروتونات، النيوترونات، الإلكترونات، الفوتونات)، وإلا يمكننا القول يحدث الإشعاعهذه العناصر. يسمى هذا الإشعاع - الإشعاع المؤينأو ما هو أكثر شيوعا الإشعاع الإشعاعي، أو حتى أبسط إشعاع . يشمل الإشعاع المؤين أيضًا الأشعة السينية وأشعة جاما.

إشعاع هي عملية انبعاث جسيمات أولية مشحونة من المادة، على شكل إلكترونات أو بروتونات أو نيوترونات أو ذرات هيليوم أو فوتونات وميونات. يعتمد نوع الإشعاع على العنصر المنبعث.

التأينهي عملية تكوين أيونات موجبة أو سالبة الشحنة أو إلكترونات حرة من ذرات أو جزيئات متعادلة الشحنة.

الإشعاع المشع (المؤين).يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع حسب نوع العناصر التي تتكون منها. تنتج أنواع مختلفة من الإشعاع عن طريق جسيمات دقيقة مختلفة، وبالتالي يكون لها تأثيرات حيوية مختلفة على المادة، وقدرات مختلفة على اختراقها، ونتيجة لذلك، تختلف التأثيرات البيولوجية للإشعاع.

إشعاعات ألفا وبيتا والنيوترونات- وهي إشعاعات تتكون من جزيئات مختلفة من الذرات.

جاما والأشعة السينيةهو انبعاث الطاقة.

إشعاع ألفا

• تنبعث: اثنين من البروتونات واثنين من النيوترونات
• القدرة على الاختراق: قليل
• الإشعاع من المصدر: ما يصل إلى 10 سم
• سرعة الانبعاث: 20,000 كم/ثانية
• التأين: 30000 زوج أيوني لكل 1 سم من السفر
• عالي

يحدث إشعاع ألفا (α) أثناء اضمحلال المواد غير المستقرة النظائرعناصر.

إشعاع ألفا- هذا هو إشعاع جسيمات ألفا الثقيلة ذات الشحنة الموجبة وهي نواة ذرات الهيليوم (نيوترونان وبروتونان). تنبعث جسيمات ألفا أثناء اضمحلال النوى الأكثر تعقيدا، على سبيل المثال، أثناء اضمحلال ذرات اليورانيوم والراديوم والثوريوم.

تمتلك جسيمات ألفا كتلة كبيرة وتنبعث بسرعة منخفضة نسبيًا تبلغ 20 ألف كيلومتر في الثانية في المتوسط، أي أقل بحوالي 15 مرة من سرعة الضوء. وبما أن جسيمات ألفا ثقيلة جداً، فعند ملامستها لمادة ما، تصطدم الجزيئات بجزيئات هذه المادة، وتبدأ بالتفاعل معها، وتفقد طاقتها، وبالتالي فإن قدرة هذه الجزيئات على الاختراق ليست كبيرة وحتى ورقة بسيطة من الورق يمكن أن يعيقهم.

ومع ذلك، تحمل جسيمات ألفا الكثير من الطاقة، وعندما تتفاعل مع المادة، فإنها تسبب تأينًا كبيرًا. وفي خلايا الكائن الحي، بالإضافة إلى التأين، يدمر إشعاع ألفا الأنسجة، مما يؤدي إلى أضرار مختلفة للخلايا الحية.

من بين جميع أنواع الإشعاع، يعتبر إشعاع ألفا هو الأقل قدرة على الاختراق، ولكن عواقب تشعيع الأنسجة الحية بهذا النوع من الإشعاع هي الأكثر خطورة وأهمية مقارنة بأنواع الإشعاع الأخرى.

يمكن أن يحدث التعرض لأشعة ألفا عندما تدخل العناصر المشعة إلى الجسم، على سبيل المثال من خلال الهواء أو الماء أو الطعام، أو من خلال الجروح أو الجروح. بمجرد دخول هذه العناصر المشعة إلى الجسم، يتم نقلها عبر مجرى الدم إلى جميع أنحاء الجسم، وتتراكم في الأنسجة والأعضاء، مما يؤثر عليها تأثيرًا حيويًا قويًا. نظرًا لأن بعض أنواع النظائر المشعة التي تنبعث منها إشعاع ألفا لها عمر طويل، فإنها عندما تدخل الجسم يمكن أن تسبب تغيرات خطيرة في الخلايا وتؤدي إلى تنكس الأنسجة وحدوث طفرات.

في الواقع، لا يتم التخلص من النظائر المشعة من الجسم من تلقاء نفسها، لذلك بمجرد دخولها إلى الجسم، فإنها ستشعع الأنسجة من الداخل لسنوات عديدة حتى تؤدي إلى تغييرات خطيرة. جسم الإنسان غير قادر على تحييد أو معالجة أو استيعاب أو استخدام معظم النظائر المشعة التي تدخل الجسم.

الإشعاع النيوتروني

• تنبعث: النيوترونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: كيلومترات
• سرعة الانبعاث: 40,000 كم/ثانية
• التأين: من 3000 إلى 5000 زوج أيون لكل 1 سم من الجريان
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: عالي

الإشعاع النيوتروني- هذا إشعاع من صنع الإنسان ينشأ في المفاعلات النووية المختلفة وأثناء التفجيرات الذرية. كما ينبعث الإشعاع النيوتروني من النجوم التي تحدث فيها تفاعلات نووية حرارية نشطة.

نظرًا لعدم وجود أي شحنة، فإن الإشعاع النيوتروني الذي يصطدم بالمادة يتفاعل بشكل ضعيف مع عناصر الذرات على المستوى الذري، وبالتالي يتمتع بقوة اختراق عالية. يمكنك إيقاف الإشعاع النيوتروني باستخدام مواد تحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين، على سبيل المثال، وعاء من الماء. كما أن الإشعاع النيوتروني لا يخترق البولي إيثيلين جيدًا.

يسبب الإشعاع النيوتروني، عند مروره عبر الأنسجة البيولوجية، أضرارًا جسيمة للخلايا، نظرًا لأنه يتمتع بكتلة كبيرة وسرعة أعلى من إشعاع ألفا.

إشعاع بيتا

• تنبعث: الإلكترونات أو البوزيترونات
• القدرة على الاختراق: متوسط
• الإشعاع من المصدر: ما يصل إلى 20 م
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين: من 40 إلى 150 زوجًا من الأيونات لكل 1 سم من السفر
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: متوسط

إشعاع بيتا (β).يحدث عندما يتحول عنصر إلى عنصر آخر، بينما تحدث العمليات في نواة ذرة المادة نفسها مع تغير في خصائص البروتونات والنيوترونات.

وباستخدام إشعاع بيتا، يتحول النيوترون إلى بروتون أو البروتون إلى نيوترون، وخلال هذا التحول، ينبعث إلكترون أو بوزيترون (جسيم مضاد للإلكترون)، اعتمادًا على نوع التحول. وسرعة العناصر المنبعثة تقترب من سرعة الضوء وتساوي تقريبا 300 ألف كيلومتر في الثانية. تسمى العناصر المنبعثة خلال هذه العملية بجسيمات بيتا.

نظرًا لوجود سرعة إشعاع عالية في البداية وأحجام صغيرة من العناصر المنبعثة، يتمتع إشعاع بيتا بقدرة اختراق أعلى من إشعاع ألفا، ولكن لديه قدرة أقل بمئات المرات على تأين المادة مقارنة بإشعاع ألفا.

يخترق إشعاع بيتا بسهولة من خلال الملابس وجزئيًا من خلال الأنسجة الحية، ولكن عند مروره عبر هياكل المادة الأكثر كثافة، على سبيل المثال، من خلال المعدن، يبدأ في التفاعل معه بشكل أكثر كثافة ويفقد معظم طاقته، وينقلها إلى عناصر المادة . يمكن لصفيحة معدنية يبلغ سمكها بضعة ملليمترات أن توقف إشعاع بيتا تمامًا.

إذا كان إشعاع ألفا يشكل خطرا فقط في الاتصال المباشر مع النظائر المشعة، فإن إشعاع بيتا، اعتمادا على شدته، يمكن أن يسبب بالفعل ضررا كبيرا للكائن الحي على مسافة عدة عشرات من الأمتار من مصدر الإشعاع.

إذا دخل نظير مشع ينبعث منه إشعاع بيتا إلى كائن حي، فإنه يتراكم في الأنسجة والأعضاء، ويمارس تأثيرًا نشطًا عليها، مما يؤدي إلى تغيرات في بنية الأنسجة، ومع مرور الوقت، يسبب أضرارًا كبيرة.

بعض النظائر المشعة ذات إشعاع بيتا لها فترة اضمحلال طويلة، أي أنها بمجرد دخولها الجسم ستشععها لسنوات حتى تؤدي إلى تنكس الأنسجة، ونتيجة لذلك، الإصابة بالسرطان.

إشعاع جاما

• تنبعث: الطاقة على شكل فوتونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: تصل إلى مئات الأمتار
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين:
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: قليل

إشعاع جاما (γ).هو إشعاع كهرومغناطيسي نشط على شكل فوتونات.

يصاحب إشعاع جاما عملية تحلل ذرات المادة ويتجلى في شكل طاقة كهرومغناطيسية منبعثة على شكل فوتونات يتم إطلاقها عندما تتغير حالة الطاقة للنواة الذرية. تنبعث أشعة جاما من النواة بسرعة الضوء.

عند حدوث الاضمحلال الإشعاعي للذرة، تتشكل مواد أخرى من مادة واحدة. تكون ذرة المواد المتكونة حديثًا في حالة غير مستقرة (مثارة) بقوة. ومن خلال التأثير على بعضها البعض، تصل النيوترونات والبروتونات الموجودة في النواة إلى حالة تكون فيها قوى التفاعل متوازنة، وتنبعث الطاقة الزائدة من الذرة على شكل إشعاع غاما

يتمتع إشعاع جاما بقدرة اختراق عالية ويخترق الملابس والأنسجة الحية بسهولة، ويكون أكثر صعوبة قليلاً من خلال الهياكل الكثيفة للمواد مثل المعدن. لإيقاف إشعاع جاما، ستكون هناك حاجة إلى سمك كبير من الفولاذ أو الخرسانة. ولكن في الوقت نفسه، فإن تأثير إشعاع جاما على المادة أضعف مائة مرة من إشعاع بيتا وأضعف بعشرات الآلاف من المرات من إشعاع ألفا.

الخطر الرئيسي لأشعة جاما هو قدرتها على السفر لمسافات كبيرة والتأثير على الكائنات الحية على بعد عدة مئات من الأمتار من مصدر إشعاع جاما.

الأشعة السينية

• تنبعث: الطاقة على شكل فوتونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: تصل إلى مئات الأمتار
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين: من 3 إلى 5 أزواج من الأيونات لكل 1 سم من السفر
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: قليل

الأشعة السينية- هذا إشعاع كهرومغناطيسي نشط على شكل فوتونات تنشأ عندما يتحرك إلكترون داخل الذرة من مدار إلى آخر.

يشبه إشعاع الأشعة السينية في تأثيره إشعاع جاما، ولكنه يتمتع بقدرة اختراق أقل لأنه يمتلك طولًا موجيًا أطول.

بعد دراسة مختلف أنواع الإشعاع الإشعاعي، يتضح أن مفهوم الإشعاع يشمل أنواعًا مختلفة تمامًا من الإشعاع لها تأثيرات مختلفة على المادة والأنسجة الحية، بدءًا من القصف المباشر بالجسيمات الأولية (إشعاع ألفا وبيتا والنيوترون) إلى تأثيرات الطاقة في شكل علاج بأشعة جاما والأشعة السينية.

كل من الإشعاعات التي تمت مناقشتها خطيرة!

جدول مقارن لخصائص أنواع مختلفة من الإشعاع

مميزة	نوع الإشعاع
	إشعاع ألفا	الإشعاع النيوتروني	إشعاع بيتا	إشعاع جاما	الأشعة السينية
تنبعث	اثنين من البروتونات واثنين من النيوترونات	النيوترونات	الإلكترونات أو البوزيترونات	الطاقة على شكل فوتونات	الطاقة على شكل فوتونات
قوة الاختراق	قليل	عالي	متوسط	عالي	عالي
التعرض من المصدر	ما يصل إلى 10 سم	كيلومترات	ما يصل إلى 20 م	مئات الأمتار	مئات الأمتار
سرعة الإشعاع	20,000 كم/ثانية	40,000 كم/ثانية	300,000 كم/ثانية	300,000 كم/ثانية	300,000 كم/ثانية
التأين والبخار لكل 1 سم من السفر	30 000	من 3000 إلى 5000	من 40 إلى 150	من 3 إلى 5	من 3 إلى 5
الآثار البيولوجية للإشعاع	عالي	عالي	متوسط	قليل	قليل

كما يتبين من الجدول، اعتمادًا على نوع الإشعاع، فإن الإشعاع بنفس الشدة، على سبيل المثال 0.1 رونتجن، سيكون له تأثير مدمر مختلف على خلايا الكائن الحي. ولمراعاة هذا الاختلاف، تم إدخال المعامل k، الذي يعكس درجة التعرض للإشعاع المشع على الكائنات الحية.

العامل ك
نوع الإشعاع ونطاق الطاقة	مضاعف الوزن
الفوتوناتجميع الطاقات (أشعة جاما)	1
الإلكترونات والميوناتجميع الطاقات (أشعة بيتا)	1
النيوترونات مع الطاقة < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
النيوتروناتمن 10 إلى 100 كيلو إلكترون فولت (الإشعاع النيوتروني)	10
النيوتروناتمن 100 كيلو إلكترون فولت إلى 2 ميجا إلكترون فولت (إشعاع نيوتروني)	20
النيوتروناتمن 2 ميغا إلكترون فولت إلى 20 ميغا إلكترون فولت (إشعاع نيوتروني)	10
النيوترونات> 20 ميغا إلكترون فولت (إشعاع نيوتروني)	5
البروتوناتمع طاقات > 2 MeV (باستثناء البروتونات الارتدادية)	5
جسيمات ألفاوالشظايا الانشطارية والنوى الثقيلة الأخرى (إشعاع ألفا)	20

كلما ارتفع "معامل k"، كلما زادت خطورة تأثير نوع معين من الإشعاع على أنسجة الكائن الحي.

فيديو:

الإشعاعات الجسيمية - الإشعاعات المؤينة المكونة من جسيمات تختلف كتلتها عن الصفر.

إشعاع ألفا - تيار من الجسيمات الموجبة الشحنة (نواة ذرات الهيليوم - 24He)، والتي تتحرك بسرعة حوالي 20000 كم/ثانية. تتشكل أشعة ألفا أثناء التحلل الإشعاعي لنواة العناصر ذات الأعداد الذرية الكبيرة وأثناء التفاعلات والتحولات النووية. تتراوح طاقتها من 4-9 (2-11) MeV. يعتمد مدى جسيمات A في المادة على طاقتها وعلى طبيعة المادة التي تتحرك فيها. في المتوسط، المسافة في الهواء هي 2-10 سم، في الأنسجة البيولوجية - عدة ميكرونات. وبما أن جسيمات-أ ضخمة ولها طاقة عالية نسبيًا، فإن مسارها عبر المادة يكون كذلك واضحة أنها تسبب تأثير التأين القوي. يبلغ التأين النوعي حوالي 40000 زوج أيوني لكل 1 سم من السفر في الهواء (يمكن إنشاء ما يصل إلى 250 ألف زوج أيوني على مدار طول الرحلة بالكامل). في الأنسجة البيولوجية، يتم إنشاء ما يصل إلى 40.000 زوج أيون أيضًا على طول مسار 1-2 ميكرون. وتنتقل كافة الطاقة إلى خلايا الجسم مما يسبب ضرراً كبيراً له.

يتم احتجاز جزيئات ألفا بواسطة قطعة من الورق، وهي غير قادرة عمليا على اختراق الطبقة الخارجية (الخارجية) من الجلد، ويتم امتصاصها بواسطة الطبقة القرنية من الجلد. ولذلك فإن الإشعاع لا يشكل خطراً إلا إذا دخلت المواد المشعة التي تنبعث منها جزيئات ألف إلى الجسم من خلال جرح مفتوح أو مع الطعام أو الهواء المستنشق - ثم تصبح خطير للغاية .

إشعاع بيتا - تيار من جسيمات ب يتكون من إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) وبوزيترونات (جسيمات موجبة الشحنة) تنبعث من النوى الذرية أثناء اضمحلالها ب. كتلة جسيمات بيتا بالقيمة المطلقة هي 9.1x10-28 جم. وتحمل جسيمات بيتا شحنة كهربائية أولية واحدة وتنتشر في الوسط بسرعة تتراوح من 100 ألف كم/ث إلى 300 ألف كم/ث (أي حتى سرعة الضوء). اعتمادا على الطاقة الإشعاعية. تختلف طاقة الجسيمات ب بشكل كبير. ويفسر ذلك حقيقة أنه خلال كل اضمحلال ب للنواة المشعة، يتم توزيع الطاقة الناتجة بين النواة الابنة وجسيمات ب والنيوترينوات بنسب مختلفة، ويمكن أن تتقلب طاقة جسيمات ب من الصفر إلى بعض القيمة القصوى . تتراوح الطاقة القصوى من 0.015-0.05 MeV (الإشعاع الناعم) إلى 3-13.5 MeV (الإشعاع الصلب).

نظرًا لأن الجسيمات b لها شحنة، فإنها تنحرف عن الاتجاه المستقيم تحت تأثير المجالات الكهربائية والمغناطيسية. نظرًا لوجود كتلة صغيرة جدًا، فإن جسيمات ب، عند اصطدامها بالذرات والجزيئات، تنحرف بسهولة أيضًا عن اتجاهها الأصلي (أي أنها متناثرة بقوة). لذلك، من الصعب جدًا تحديد طول مسار جسيمات بيتا - وهذا المسار متعرج للغاية. عدد الكيلومترات
ب- الجسيمات ، نظرًا لاحتوائها على كميات مختلفة من الطاقة ، تخضع أيضًا للاهتزازات. يمكن أن يصل طول المدى في الهواء
25 سم، وأحيانا عدة أمتار. في الأنسجة البيولوجية، يصل مسار الجزيئات إلى 1 سم. ويتأثر مسار الحركة أيضًا بكثافة الوسط.

القدرة التأينية لجسيمات بيتا أقل بكثير من قدرة جسيمات ألفا. تعتمد درجة التأين على السرعة: سرعة أقل - تأين أكثر. على مسافة 1 سم في الهواء، يتشكل جسيم ب
50-100 زوج أيوني (1000-25 ألف زوج أيوني على طول الطريق عبر الهواء). إن جسيمات بيتا عالية الطاقة، التي تطير عبر النواة بسرعة كبيرة، ليس لديها الوقت لإحداث نفس التأثير المؤين القوي مثل جسيمات بيتا البطيئة. عند فقدان الطاقة، يتم التقاطها إما بواسطة أيون موجب لتكوين ذرة متعادلة، أو بواسطة ذرة لتكوين أيون سالب.

الإشعاع النيوتروني - الإشعاع المكون من النيوترونات، أي. جزيئات محايدة. تتشكل النيوترونات أثناء التفاعلات النووية (تفاعل متسلسل لانشطار نوى العناصر المشعة الثقيلة، أثناء تفاعلات تخليق العناصر الأثقل من نوى الهيدروجين). الإشعاع النيوتروني قابل للتأين بشكل غير مباشر؛ لا يحدث تكوين الأيونات تحت تأثير النيوترونات نفسها، ولكن تحت تأثير الجسيمات الثانوية المشحونة الثقيلة وكميات جاما، التي تنقل إليها النيوترونات طاقتها. يعد الإشعاع النيوتروني خطيرًا للغاية نظرًا لقدرته العالية على الاختراق (يمكن أن يصل المدى في الهواء إلى عدة آلاف من الأمتار). بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنيوترونات أن تسبب إشعاعًا مستحثًا (بما في ذلك الكائنات الحية)، وتحول ذرات العناصر المستقرة إلى ذرات مشعة. المواد التي تحتوي على الهيدروجين (الجرافيت، البارافين، الماء، إلخ) محمية بشكل جيد من تشعيع النيوترونات.

اعتمادًا على الطاقة، يتم تمييز النيوترونات التالية:

1. نيوترونات فائقة السرعة بطاقة 10-50 ميجا إلكترون فولت. تتشكل أثناء التفجيرات النووية وتشغيل المفاعلات النووية.

2. النيوترونات السريعة، وطاقتها تتجاوز 100 كيلو إلكترون فولت.

3. النيوترونات المتوسطة - طاقتها من 100 كيلو إلكترون فولت إلى 1 كيلو إلكترون فولت.

4. النيوترونات البطيئة والحرارية. لا تتجاوز طاقة النيوترونات البطيئة 1 كيلو إلكترون فولت. تصل طاقة النيوترونات الحرارية إلى 0.025 فولت.

يُستخدم الإشعاع النيوتروني في العلاج بالنيوترونات في الطب، وتحديد محتوى العناصر الفردية ونظائرها في الوسائط البيولوجية، وما إلى ذلك. تستخدم الأشعة الطبية بشكل رئيسي النيوترونات السريعة والحرارية، ويستخدم بشكل رئيسي كاليفورنيوم 252، الذي يضمحل ليطلق نيوترونات بمتوسط ​​طاقة يبلغ 2.3 ميغا إلكترون فولت.

الإشعاع الكهرومغناطيسي تختلف في أصلها، والطاقة، وكذلك في الطول الموجي. يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي الأشعة السينية، وأشعة جاما الصادرة عن العناصر المشعة، والإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي يحدث عندما تمر جسيمات مشحونة متسارعة للغاية عبر المادة. الضوء المرئي وموجات الراديو هي أيضًا إشعاعات كهرومغناطيسية، لكنها لا تؤين المادة، لأنها تتميز بطول موجي طويل (أقل صلابة). لا تنبعث طاقة المجال الكهرومغناطيسي بشكل مستمر، ولكن في أجزاء منفصلة - الكميات (الفوتونات). ولذلك، فإن الإشعاع الكهرومغناطيسي هو تيار من الكمات أو الفوتونات.

الأشعة السينية. تم اكتشاف الأشعة السينية من قبل فيلهلم كونراد رونتجن في عام 1895. الأشعة السينية هي إشعاع كهرومغناطيسي كمي بطول موجة يتراوح بين 0.001-10 نانومتر. يُطلق على الإشعاع الذي يزيد طوله الموجي عن 0.2 نانومتر تقليديًا اسم الأشعة السينية "الناعمة" وما يصل إلى 0.2 نانومتر - "الصلب". الطول الموجي هو المسافة التي ينتقل خلالها الإشعاع خلال فترة تذبذب واحدة. تنتقل الأشعة السينية، مثل أي إشعاع كهرومغناطيسي، بسرعة الضوء - 300 ألف كيلومتر في الثانية. طاقة الأشعة السينية عادة لا تتجاوز 500 كيلو إلكترون فولت.

هناك bremsstrahlung والأشعة السينية المميزة. يحدث إشعاع Bremsstrahlung عندما تتباطأ الإلكترونات السريعة في المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية (أي عندما تتفاعل الإلكترونات مع النوى الذرية). عندما يمر إلكترون عالي الطاقة بالقرب من النواة، يلاحظ تشتت (كبح) الإلكترون. تتناقص سرعة الإلكترون وينبعث بعض من طاقته على شكل فوتون أشعة سينية bremsstrahlung.

تنشأ الأشعة السينية المميزة عندما تخترق الإلكترونات السريعة أعماق الذرة وتخرج من المستويات الداخلية (K، L، وحتى M). يتم إثارة الذرة ثم تعود إلى الحالة الأرضية. في هذه الحالة تملأ الإلكترونات من المستويات الخارجية الفراغات في المستويات الداخلية وفي نفس الوقت تنبعث فوتونات الإشعاع المميز بطاقة تساوي الفرق في طاقة الذرة في الحالتين المثارة والأرضية (لا تتجاوز 250 كيلو فولت). أولئك. يحدث الإشعاع المميز عند إعادة ترتيب الأغلفة الإلكترونية للذرات. أثناء التحولات المختلفة للذرات من الحالة المثارة إلى الحالة غير المثارة، يمكن أيضًا أن تنبعث الطاقة الزائدة في شكل ضوء مرئي وأشعة تحت الحمراء وأشعة فوق بنفسجية. نظرًا لأن الأشعة السينية لها أطوال موجية قصيرة ويتم امتصاصها بشكل أقل في المادة، فهي تتمتع بقدرة اختراق أكبر.

إشعاع جاما - هذا إشعاع من أصل نووي. تنبعث من النوى الذرية أثناء اضمحلال ألفا وبيتا للنويدات المشعة الاصطناعية الطبيعية في الحالات التي تحتوي فيها النواة الابنة على طاقة زائدة لا يتم التقاطها بواسطة الإشعاع الجسيمي (جسيمات ألفا وبيتا). تنبعث هذه الطاقة الزائدة على الفور في شكل أشعة جاما. أولئك. إشعاع جاما هو تيار من الموجات الكهرومغناطيسية (الكمات) التي تنبعث أثناء عملية التحلل الإشعاعي عندما تتغير حالة الطاقة في النوى. بالإضافة إلى ذلك، تتشكل كوانتا جاما أثناء تحلل البوزيترون والإلكترون. خصائص إشعاع جاما قريبة من الأشعة السينية، ولكن لها سرعة وطاقة أكبر. سرعة الانتشار في الفراغ تساوي سرعة الضوء - 300000 كم/ثانية. وبما أن أشعة جاما ليس لها أي شحنة، فإنها لا تنحرف في المجالات الكهربائية والمغناطيسية، وتنتشر بشكل مستقيم ومتساوي في جميع الاتجاهات من المصدر. تتراوح طاقة إشعاع جاما من عشرات الآلاف إلى ملايين الإلكترون فولت (2-3 ميجا فولت)، ونادرا ما تصل إلى 5-6 ميجا فولت (متوسط ​​طاقة أشعة جاما المنتجة أثناء اضمحلال الكوبالت 60 هو 1.25 ميجا فولت). يتضمن تدفق إشعاع جاما كميات من الطاقات المختلفة. خلال الاضمحلال 131