إشعاع جاما هو تيار من شيء ما. اختراق الإشعاع

صفحة 1

يدخل تدفق إشعاع جاما، بعد مروره عبر الجسم المتحكم فيه والفيلم، إلى وحدة عمل الكشف، حيث يتم تحويله إلى نبضات كهربائية موزعة إحصائيًا. يتناسب متوسط ​​معدل وصول النبض من مخرج المستشعر مع معدل جرعة التعرض. يتم تحديد كثافة السواد للفيلم من خلال جرعة التعرض، وبالتالي، يمكن ضبط وقت التعرض المطلوب، والذي يضمن كثافة السواد المثالية للفيلم، من خلال عدد النبضات.  

تحدث الكثافة عندما يتفاعل تيار من إشعاع جاما مع المادة.  

مصادر الإشعاع المؤين أثناء الانفجار النووي هي تدفقات إشعاعات جاما والنيوترونات التي لها تأثير ضار في منطقة الانفجار خلال 10 - 15 ثانية من لحظة الانفجار، وكذلك جسيمات جاما وألفا وبيتا من المواد المشعة - شظايا انشطارية من الشحنات النووية، تسقط في منطقة الانفجار وعلى طول مسار حركة السحابة المشعة الناتجة وتلوث مساحة تصل إلى عشرات ومئات الكيلومترات. يتم تحديد درجة الضرر من خلال جرعة الإشعاع المؤين - كمية الطاقة التي يمتصها 1 سم 3 من الوسط.  

تعمل أجهزة الكشف عن مستوى الإشعاع على مبدأ أن شدة تدفق إشعاع جاما تعتمد على كثافة الوسط المتحكم فيه. يتم تثبيت مصدر وجهاز الاستقبال للإشعاع المشع عند مستوى معين على الجانبين المتقابلين للحاوية الخاضعة للرقابة. تؤدي الزيادة أو النقصان في تدفق أشعة جاما إلى تشغيل التتابع التنفيذي.  

مبدأ تشغيل مرحل جاما هو أن شدة تدفق إشعاع جاما الساقط على عنصر التحويل تعتمد على كثافة الوسط الذي يخترق من خلاله. يتم تركيب محطة الاستقبال ووحدة مصدر إشعاع جاما على الجانبين المتقابلين للسعة التي يتم قياسها عند مستويات يمكن التحكم فيها.  

تم إجراء التحقق التجريبي من التقنية التي تمت مناقشتها أعلاه سواء بالنسبة لحالة تعديل تدفقات إشعاع جاما أو لحالة تعديل تدفقات الضوء.  

لذلك، ما يقرب من 1/4 (1/2 1/2) من إجمالي اللمعان سيتم ملاحظته كتدفق كبير من أشعة جاما، والباقي كأشعة سينية ناعمة.  

تم تصميم كتل مصادر الإشعاع KO وK1 وK2 وKZ لتوليد تدفق إشعاع جاما موجه، وكذلك لحماية الموظفين من تدفقات إشعاع جاما التي تعمل في اتجاهات أخرى.  

يعتمد تشغيل الأجهزة على قيام الحساس بتحويل تدفق إشعاعات جاما القادم من وحدة المصدر إلى إشارة كهربائية تنتقل عبر كابل إلى وحدة التتابع الإلكترونية لتفعيل الريلاي. تعتمد شدة تدفق إشعاع جاما الذي يصل إلى المستشعر على كثافة الوسط الذي يخترق من خلاله.  

مبدأ تشغيل مرحل جاما هو أن شدة تدفق إشعاع جاما الساقط على المستشعر تعتمد على كثافة الوسط الذي يخترق من خلاله. يقوم المستشعر بتحويل تدفق إشعاع جاما إلى إشارة كهربائية، وتضخيمها ونقلها عبر كابل إلى وحدة الترحيل الإلكترونية، حيث يتم تحويلها إلى نتيجة عرض.  

يعد إشعاع جاما أحد أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي قصير الموجة. بسبب الطول الموجي القصير للغاية، أظهرت إشعاعات جاما خصائص جسيمية، في حين أن خصائص الموجة غائبة عمليا.

لدى جاما تأثير مؤلم قوي على الكائنات الحية، وفي الوقت نفسه، من المستحيل تماما التعرف على الحواس.

وهو ينتمي إلى مجموعة الإشعاعات المؤينة، أي أنه يساهم في تحويل الذرات المستقرة للمواد المختلفة إلى أيونات ذات شحنة موجبة أو سالبة. سرعة إشعاع جاما يمكن مقارنتها بسرعة الضوء. تم اكتشاف تدفقات إشعاعية غير معروفة سابقًا في عام 1900 على يد العالم الفرنسي فيلارد.

تم استخدام حروف من الأبجدية اليونانية للأسماء. يُطلق على الإشعاع الموجود على مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي بعد الأشعة السينية اسم جاما - الحرف الثالث من الأبجدية.

ينبغي أن يكون مفهوما أن الحدود بين أنواع الإشعاع المختلفة تعسفية للغاية.

ما هو إشعاع جاما

دعونا نحاول تجنب مصطلحات محددة لفهم ما هو إشعاع جاما المؤين. تتكون أي مادة من ذرات، والتي بدورها تشمل نواة وإلكترونات. إن الذرة، وخاصة نواتها، تتمتع بدرجة عالية من الاستقرار، لذا فإن انقسامها يتطلب شروطًا خاصة.

إذا نشأت هذه الظروف بطريقة أو بأخرى أو تم الحصول عليها بشكل مصطنع، تحدث عملية التحلل النووي، والتي تكون مصحوبة بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة والجزيئات الأولية.

اعتمادا على ما يتم إطلاقه بالضبط في هذه العملية، يتم تقسيم الإشعاع إلى عدة أنواع. تتميز إشعاعات ألفا وبيتا والنيوترونات بإطلاق الجسيمات الأولية، والأشعة السينية وأشعة جاما النشطة عبارة عن تدفق للطاقة.

على الرغم من أن أي إشعاع، بما في ذلك الإشعاع في نطاق جاما، يشبه في الواقع تيارًا من الجزيئات. وفي حالة هذا الإشعاع، تكون جسيمات التدفق عبارة عن فوتونات أو كواركات.

وفقًا لقوانين فيزياء الكم، كلما كان الطول الموجي أقصر، زادت طاقة الكمات الإشعاعية.

نظرًا لأن الطول الموجي لأشعة جاما قصير جدًا، فيمكن القول أن طاقة إشعاع جاما عالية للغاية.

ظهور إشعاعات جاما

مصادر الإشعاع في نطاق جاما هي عمليات مختلفة. هناك أجسام في الكون تحدث فيها تفاعلات. ونتيجة هذه التفاعلات هي إشعاع جاما الكوني.

المصادر الرئيسية لأشعة جاماهذه هي الكوازارات والنجوم النابضة. التفاعلات النووية مع إطلاق كميات كبيرة من الطاقة وإشعاع غاما تحدث أيضًا أثناء عملية تحول النجم إلى مستعر أعظم.

يحدث إشعاع جاما الكهرومغناطيسي أثناء التحولات المختلفة في منطقة غلاف الإلكترون الذري، وكذلك أثناء اضمحلال نوى بعض العناصر. من بين مصادر أشعة جاما، يمكن أيضًا تسمية بيئة معينة ذات مجال مغناطيسي قوي، حيث يتم تثبيط الجزيئات الأولية بمقاومة هذه البيئة.

مخاطر أشعة جاما

نظرًا لخصائصه، يتمتع إشعاع طيف جاما بقدرة اختراق عالية جدًا. لإيقافها، تحتاج إلى جدار من الرصاص لا يقل سمكه عن خمسة سنتيمترات.

لا يشكل الجلد وآليات الحماية الأخرى للكائن الحي عائقًا أمام إشعاع جاما. يخترق الخلايا مباشرة، وله تأثير مدمر على جميع الهياكل. تصبح الجزيئات والذرات المشععة للمادة نفسها مصدرًا للإشعاع وتثير تأين الجزيئات الأخرى.

ونتيجة لهذه العملية، تتحول بعض المواد إلى مواد أخرى. منها تصنع خلايا جديدة ذات جينوم مختلف. بقايا الهياكل القديمة غير الضرورية أثناء بناء الخلايا الجديدة تصبح سمومًا للجسم.

إن الخطر الأكبر للأشعة الإشعاعية على الكائنات الحية التي تلقت جرعة من الإشعاع هو عدم قدرتها على الإحساس بوجود هذه الموجة القاتلة في الفضاء. وأيضاً أن الخلايا الحية لا تتمتع بأي حماية نوعية ضد الطاقة التدميرية التي تحملها إشعاعات غاما المؤينة. هذا النوع من الإشعاع له التأثير الأكبر على حالة الخلايا الجرثومية التي تحمل جزيئات الحمض النووي.

تتصرف خلايا الجسم المختلفة بشكل مختلف في أشعة جاما ولها درجات متفاوتة من المقاومة لتأثيرات هذا النوع من الطاقة. ومع ذلك، هناك خاصية أخرى لأشعة جاما وهي قدرتها التراكمية.

لا يسبب تشعيع واحد بجرعة صغيرة تأثيرات مدمرة لا يمكن إصلاحها على الخلية الحية. ولهذا السبب وجد الإشعاع تطبيقًا في العلوم والطب والصناعة وغيرها من مجالات النشاط البشري.

تطبيقات أشعة جاما

لقد وجدت عقول العلماء الفضولية مجالات للتطبيق حتى بالنسبة للأشعة القاتلة. حاليًا، يتم استخدام أشعة جاما في العديد من الصناعات، لصالح العلم، كما يتم استخدامها بنجاح في الأجهزة الطبية المختلفة.

لقد أثبتت القدرة على تغيير بنية الذرات والجزيئات فائدتها في علاج الأمراض الخطيرة التي تدمر الجسم على المستوى الخلوي.

لعلاج الأورام السرطانية، لا غنى عن أشعة جاما، لأنها يمكن أن تدمر الخلايا غير الطبيعية وتوقف انقسامها السريع. في بعض الأحيان يكون من المستحيل إيقاف النمو غير الطبيعي للخلايا السرطانية، ثم يأتي إشعاع جاما للإنقاذ، حيث يتم تدمير الخلايا بالكامل.

يتم استخدام إشعاعات جاما المؤينة لتدمير البكتيريا المسببة للأمراض ومختلف الملوثات التي يحتمل أن تكون خطرة. يتم تعقيم الأدوات والأجهزة الطبية بالأشعة المشعة. يستخدم هذا النوع من الإشعاع أيضًا لتطهير بعض المنتجات.

تُستخدم أشعة جاما لإضاءة مختلف المنتجات المعدنية المستخدمة في الفضاء والصناعات الأخرى من أجل اكتشاف العيوب الخفية. في مناطق الإنتاج تلك التي تتطلب رقابة صارمة على جودة المنتجات، فإن هذا النوع من الاختبارات لا يمكن الاستغناء عنه.

باستخدام أشعة جاما، يقوم العلماء بقياس عمق الحفر والحصول على بيانات حول إمكانية حدوث صخور مختلفة. يمكن أيضًا استخدام أشعة جاما في الاختيار. يتم تشعيع بعض النباتات المختارة بتدفق محدد بجرعات محددة من أجل الحصول على الطفرات المطلوبة في الجينوم الخاص بها. وبهذه الطريقة، يحصل المربون على سلالات نباتية جديدة تتمتع بالخصائص التي يحتاجونها.

وباستخدام تدفق جاما، يتم تحديد سرعات المركبات الفضائية والأقمار الصناعية. ومن خلال إرسال الحزم إلى الفضاء الخارجي، يستطيع العلماء تحديد المسافة ومحاكاة مسار المركبة الفضائية.

طرق الحماية

تمتلك الأرض آلية دفاع طبيعية ضد الإشعاع الكوني: طبقة الأوزون والغلاف الجوي العلوي.

تلك الأشعة التي تخترق الفضاء المحمي للأرض بسرعات هائلة لا تسبب ضررًا كبيرًا للكائنات الحية. الخطر الأكبر يأتي من المصادر وأشعة جاما الواردة في الظروف الأرضية.

إن أهم مصدر لخطر التلوث الإشعاعي هو المؤسسات التي يتم فيها تنفيذ التفاعلات النووية الخاضعة للرقابة تحت السيطرة البشرية. هذه هي محطات الطاقة النووية حيث يتم إنتاج الطاقة لتزويد السكان والصناعة بالضوء والحرارة.

ويتم اتخاذ أخطر الإجراءات لتوفير عمال هذه المنشآت. إن المآسي التي حدثت في أجزاء مختلفة من العالم، بسبب فقدان السيطرة البشرية على التفاعل النووي، علمت الناس أن يكونوا حذرين مع العدو غير المرئي.

حماية العاملين في محطات توليد الكهرباء

في محطات الطاقة النووية والصناعات التي تستخدم إشعاع جاما، يكون وقت الاتصال بمصدر خطر الإشعاع محدودًا للغاية.

يحتاج جميع الموظفين الذين لديهم عمل إلى الاتصال أو التواجد بالقرب من مصدر إشعاع جاما باستخدام بدلات واقية خاصة ويخضعون لمراحل عديدة من التنظيف قبل العودة إلى المنطقة "النظيفة".

للحصول على حماية فعالة ضد أشعة جاما، يتم استخدام مواد ذات قوة عالية. وتشمل هذه الرصاص والخرسانة عالية القوة والزجاج الرصاصي وأنواع معينة من الفولاذ. وتستخدم هذه المواد في بناء دوائر الحماية لمحطات الطاقة.

تُستخدم عناصر من هذه المواد لإنشاء بدلات مضادة للإشعاع لموظفي محطات الطاقة الذين لديهم إمكانية الوصول إلى مصادر الإشعاع.

في ما يسمى بالمنطقة "الساخنة"، لا يستطيع الرصاص تحمل الحمل، لأن نقطة انصهاره ليست عالية بما فيه الكفاية. في المنطقة التي تحدث فيها تفاعلات نووية حرارية، مما يؤدي إلى إطلاق درجات حرارة عالية، يتم استخدام معادن أرضية نادرة باهظة الثمن مثل التنغستن والتنتالوم.

يتم تزويد جميع الأشخاص الذين يتعاملون مع إشعاع جاما بأدوات قياس فردية.

ونظرًا لقلة الحساسية الطبيعية للإشعاع، يمكن للشخص استخدام مقياس الجرعات لتحديد مقدار الجرعة الإشعاعية التي تلقاها خلال فترة معينة.

تعتبر الجرعة التي لا تتجاوز 18-20 ميكروروجنتجين في الساعة طبيعية. لن يحدث أي شيء فظيع بشكل خاص عند التعرض لجرعة تصل إلى 100 ميكروروجين. إذا تلقى الشخص مثل هذه الجرعة، فقد تظهر التأثيرات بعد أسبوعين.

وعند تلقي جرعة مقدارها 600 رونتجنز، يواجه الشخص الوفاة في 95% من الحالات خلال أسبوعين. جرعة 700 رونتجنز قاتلة في 100٪ من الحالات.

من بين جميع أنواع الإشعاع، تشكل أشعة جاما أكبر خطر على البشر. ولسوء الحظ، فإن احتمال التسمم الإشعاعي موجود لدى الجميع. حتى لو كنت بعيدًا عن المنشآت الصناعية التي تنتج الطاقة عن طريق الانشطار النووي، فمن الممكن أن تتعرض للإشعاع.

والتاريخ يعرف أمثلة على مثل هذه المآسي.

الإشعاع المخترق هو تيار من أشعة جاما والنيوترونات المنبعثة من منطقة الانفجار النووي.

مصادر الإشعاع المخترق هي التفاعلات النووية والتحلل الإشعاعي لمنتجات الانفجار النووي.

مدة عمل الإشعاع المخترق لا تتجاوز 10-15 ثانيةمنذ الانفجار. خلال هذا الوقت، ينتهي تحلل شظايا الانشطار قصيرة العمر التي تشكلت نتيجة للتفاعل النووي. وبالإضافة إلى ذلك، ترتفع السحابة المشعة إلى ارتفاع كبير، فيمتص الهواء الإشعاع المشع دون أن يصل إلى سطح الأرض.

يتميز الإشعاع المخترق جرعة الإشعاع , أي كمية الطاقة الإشعاعية الممتصة لكل وحدة حجم من البيئة المشععة. تحدد الجرعة الإشعاعية كميًا التأين الذي يمكن أن تنتجه تدفقات أشعة جاما والنيوترونات في حجم الهواء.

تتكون عملية التأين من "طرد" الإلكترونات من الغلاف الإلكتروني للذرات. ونتيجة لذلك، تتحول الذرات المحايدة كهربائيا إلى جزيئات مشحونة بشكل مختلف - أيونات.

الإشعاع المخترق هو مجموع إشعاعات جاما وجرعات النيوترونات.

أشعة غاما , يشكل الجزء الأكبر من الإشعاع المخترق، ويحدث مباشرة في لحظة الانفجار في عملية تفاعل نووي متفجر، وبعد الانفجار نتيجة للالتقاط الإشعاعي للنيوترونات بواسطة نوى ذرات العناصر المختلفة. يستمر تأثير إشعاع جاما لمدة 10-15 ثانية.

وحدة قياس جرعة أشعة جاما هي وحدة الجرعة الفيزيائية الدولية الخاصة للأشعة السينية (كمية الطاقة).

الأشعة السينية - هذه هي كمية إشعاع جاما عند درجة حرارة 0 درجة وضغط 760 مميخلق 2 مليار زوج أيوني في 1 سم 3 من الهواء الجاف (بشكل أكثر دقة، 2.08-10 9). يُشار إليه بالحرف X-ray ر.يُطلق على جزء من الألف من الرونتجن اسم ميليرونتجن ويتم تعيينه السيد.

تدفق النيوترونات , التي تحدث أثناء الانفجار النووي، تحتوي على نيوترونات سريعة وبطيئة، والتي لها تأثيرات مختلفة على الكائنات الحية. حصة النيوترونات في الجرعة الإجمالية للإشعاع المخترق أقل من حصة أشعة جاما. ويزداد قليلاً مع انخفاض قوة الانفجار النووي.

المصدر الرئيسي للنيوترونات في الانفجار النووي هو التفاعل النووي المتسلسل. ينبعث تيار النيوترون خلال جزء من الثانية بعد الانفجار ويمكن أن يسبب إشعاعًا صناعيًا في الأجسام المعدنية والتربة. يتم ملاحظة النشاط الإشعاعي المستحث فقط في المنطقة المجاورة مباشرة لموقع الانفجار.

يتم قياس الجرعة الإشعاعية لتدفق النيوترونات بوحدة خاصة - المعادل البيولوجي للأشعة السينية.

المعادل البيولوجي للأشعة السينية(BER) هي جرعة من النيوترونات، تأثيرها البيولوجي يعادل تأثير 1 رأشعة غاما.

التأثير الضار لاختراق الإشعاع على الناس هو سبب التشعيع , مما له تأثير بيولوجي ضار على خلايا الجسم الحية. إن جوهر التأثير الضار للإشعاع المخترق على الكائنات الحية هو أن أشعة جاما والنيوترونات تؤين جزيئات الخلايا الحية. يعطل هذا التأين الأداء الطبيعي للخلايا ويؤدي بجرعات كبيرة إلى موتها. تفقد الخلايا قدرتها على الانقسام، مما يؤدي إلى إصابة الشخص بما يسمى مرض الإشعاع.

ويعتمد الضرر الذي يلحق بالناس عن طريق اختراق الإشعاع على حجم الجرعة الإشعاعية والوقت الذي يتم فيه تلقي هذه الجرعة.

جرعة واحدة من الإشعاع على مدى أربعة أيام تصل إلى 50 ص،وكذلك جرعة الإشعاع المنهجي - ما يصل إلى 100 رخلال عشرة أيام، لا يسبب علامات خارجية للمرض ويعتبر آمناً. جرعات الإشعاع أكثر من 100 ريسبب مرض الإشعاع.

اعتمادًا على جرعة الإشعاع، هناك ثلاث درجات من مرض الإشعاع: الأولى (خفيفة)، والثانية (متوسطة)، والثالثة (شديدة).

مرض الإشعاع من الدرجة الأولى يحدث عند جرعة إشعاعية إجمالية تتراوح بين 100 - 200 روتستمر الفترة الكامنة من أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع، وبعدها يظهر الشعور بالضيق والضعف العام والغثيان والدوخة والحمى الدورية. ينخفض ​​​​محتوى خلايا الدم البيضاء في الدم. مرض الإشعاع من الدرجة الأولى قابل للشفاء.

مرض الإشعاع من الدرجة الثانية يحدث عند جرعة تعرض إجمالية تتراوح بين 200 - 300 ر.تستمر الفترة الكامنة حوالي أسبوع، وبعدها تظهر نفس علامات المرض كما هو الحال مع مرض الإشعاع من الدرجة الأولى، ولكن بشكل أكثر وضوحا. مع العلاج النشط، يحدث الانتعاش في غضون 1.5-2 أشهر.

مرض الإشعاع من الدرجة الثالثة يحدث عند جرعة إشعاعية إجمالية تتراوح بين 300-500 ر.يتم تقليل الفترة الكامنة إلى عدة ساعات. يتقدم المرض بشكل أكثر كثافة. مع العلاج النشط، يحدث الشفاء في غضون بضعة أشهر.

جرعة الإشعاع أكثر من 500 ربالنسبة للبشر عادة ما يعتبر قاتلا.

وتعتمد جرعات الإشعاع المخترق على نوع الانفجار وقوته والبعد عن مركز الانفجار. ترد في الجدول 8 قيم نصف القطر التي يمكن عندها جرعات مختلفة من الإشعاع المخترق أثناء انفجارات ذات قوى مختلفة.

الإشعاع المؤين (المشار إليه فيما يلي باسم IR) هو الإشعاع الذي يؤدي تفاعله مع المادة إلى تأين الذرات والجزيئات، أي. ويؤدي 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 تحلل 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 والمخبرية، 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 يمكنه اختراق جميع المواد، وإن 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، ولأنه 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 داخل النواة. 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).

أينما توجد تفريغات كهربائية، يتم مواجهة إشعاع من طيف أو آخر. إشعاع جاما هو أحد أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، وهو ذو طول موجي قصير جدًا ويتكون من تيارات من كمات جاما (الفوتونات). لقد ثبت أن هذا ليس نوعًا مستقلاً من النشاط الإشعاعي، ولكنه يصاحب اضمحلال إشعاعات ألفا وبيتا. يمكن أن يحدث إشعاع جاما أيضًا أثناء التفاعل النووي، عندما يحدث تباطؤ الجزيئات المشحونة واضمحلالها والعمليات النووية الأخرى.

مفهوم إشعاع جاما

الإشعاع الإشعاعي هو الإشعاع المؤين الذي يتولد أثناء السلوك غير المستقر لجزيئات ذات طيف مختلف، عندما تتفكك ببساطة إلى الأجزاء المكونة لها من الذرة- البروتونات والنيوترونات والإلكترونات والفوتونات. إن إشعاع جاما، بما في ذلك الأشعة السينية، هو نفس العملية. للإشعاع تأثيرات بيولوجية مختلفة على جسم الإنسان - يعتمد ضرره على قدرة الجزيئات على اختراق العوائق المختلفة.

وفي هذا الصدد، يتمتع إشعاع جاما بقدرة الاختراق الأكثر وضوحًا، مما يسمح له باختراق حتى جدار الرصاص الذي يبلغ طوله خمسة سنتيمترات. ولذلك فإن إشعاع جاما، أو أشعة جاما، هو إشعاع مشع له درجة عالية من التأثير الإشعاعي على الكائن الحي. أثناء الإشعاع، سرعتها تساوي سرعة الضوء.

تردد إشعاع جاما > 3 10 18 وهي أقصر موجة وفي تصنيف الموجات الكهرومغناطيسية هي في أسفل الترتيب، مباشرة قبل الأشعة السينية التي يكون إشعاعها أطول قليلاً ويبلغ 10 17 - 3 10 18

تعتبر أشعة ألفا وبيتا وجاما خطيرة للغاية على البشرويؤدي التعرض المكثف لها إلى مرض الإشعاع الذي يتجلى في أعراض مميزة:

• زيادة عدد الكريات البيضاء الحادة.
• تباطؤ النبض، وانخفاض قوة العضلات، وتباطؤ جميع العمليات الحيوية.
• تساقط الشعر؛
• فشل متسلسل لجميع الأعضاء - أولاً الكبد والكلى والحبل الشوكي ثم القلب.

عند دخول الأشعة إلى الجسم، تقوم بتدمير الخلايا وتحويرها بطريقة تجعلها، بمجرد إصابتها، تصيب الآخرين. وأولئك الذين تمكنوا من البقاء على قيد الحياة يولدون من جديد، ولم يعودوا قادرين على الانقسام والوظائف الحيوية الأخرى. تعد أشعة ألفا وبيتا هي الأكثر خطورة، ولكن جسيمات جاما ماكرة من حيث أنها تقطع مسافة 300 ألف كيلومتر في ثانية واحدة وتكون قادرة على ضرب مسافات كبيرة. فمع جرعة صغيرة من الإشعاع لا يشعر الإنسان بآثاره، ولا يكتشف على الفور تأثيره المدمر. وقد يستغرق الأمر عدة سنوات أو عدة أجيال – حسب جرعة الأشعة ونوعها – قبل ظهور الضرر. ومع ذلك، مع جرعة كبيرة من الإشعاع، يظهر المرض في غضون عدة ساعات وتتجلى أعراضه بألم في البطن، وقيء لا يمكن السيطرة عليه، وصداع.

قصص من قرائنا

فلاديمير
61 سنة

مخاطر إشعاع جاما

يمكن لأشعة جاما أن تخترق من الفضاء؛ كما يمكن أن تكون مصادر إشعاع جاما نتيجة لتحلل بعض الصخور المشعة - اليورانيوم والجرانيت والرادون وغيرها.

أشهر حالات التسمم بأشعة جاما هي حالة ألكسندر ليتفينينكو.الذي أضاف البولونيوم إلى الشاي. البولونيوم هو عنصر مشع، وهو مشتق من اليورانيوم، وهو شديد النشاط الإشعاعي.

وللطاقة الكمومية لأشعة جاما قوة هائلة مما يزيد من تغلغلها في الخلايا الحية وتأثيرها المدمر. تسبب موت الخلايا وتحولها، وتتراكم كميات جاما في الجسم بمرور الوقت، وتسمم الخلايا التالفة الجسم في نفس الوقت بسمومها التي تظهر أثناء تحللها.

كم جاما هو الإشعاع النووي، وهو جسيم بدون كتلة أو شحنة، ينبعث أثناء التفاعل النووي عندما تنتقل النواة من حالة طاقة إلى أخرى. عندما يمر كم أشعة جاما عبر مادة معينة ويتفاعل معها، تمتص هذه المادة طاقة كم جاما بالكامل ويتحرر إلكترونها.

إن خطر مثل هذا الإشعاع هو الأكثر تدميرا بالنسبة للبشر، لأن قدرته على الاختراق لا تترك أي فرصة تقريبا - يمكن لجدار الرصاص الذي يبلغ ارتفاعه 5 سنتيمترات أن يمتص نصف إشعاع جاما فقط. في هذا الصدد، تكون أشعة ألفا وبيتا أقل خطورة - يمكن إيقاف إشعاع ألفا بواسطة ورقة عادية، ولا يمكن لإشعاع بيتا اختراق جدار خشبي، ولا يوجد عمليا أي عائق أمام إشعاع جاما. لذلك، من المهم للغاية عدم تعرض جسم الإنسان لهذه الأشعة لفترة طويلة.

كيف تحمي نفسك من أشعة غاما

عند دخول الجسم بخلفية جاما متزايدة، يبدأ الإشعاع في تسميم الجسم بشكل غير محسوس، وإذا لم يتم استهلاك جرعات عالية جدًا في وقت قصير، فقد لا تظهر العلامات الأولى قريبًا. بادئ ذي بدء، يعاني نظام المكونة للدم، الذي يأخذ الضربة الأولى. يتناقص عدد الكريات البيض بشكل حاد، ونتيجة لذلك يتأثر الحبل الشوكي بسرعة كبيرة ويفشل. جنبا إلى جنب مع الحبل الشوكي، تعاني الغدد الليمفاوية، والتي تفشل أيضا في وقت لاحق. يفقد الإنسان شعره ويتلف حمضه النووي. تحدث طفرة في الجينوم، مما يؤدي إلى اضطرابات في الوراثة. مع الأضرار الشديدة، تحدث الوفاة بسبب السرطان أو فشل عضو واحد أو أكثر.

من الضروري قياس خلفية جاما على قطع الأراضي قبل الشراء. تحت تأثير بعض الصخور الجوفية، بما في ذلك الأنهار الجوفية، أثناء العمليات التكتونية لقشرة الأرض، من الممكن تمامًا أن يصاب سطح الأرض بإشعاع جاما.

قد تكون الحماية من إشعاعات جاما جزئية فقط. إذا سمح بحدوث مثل هذه الكارثة، ففي غضون الـ 300 عام القادمة، سيتم تسمم المنطقة المصابة بالكامل، وصولاً إلى عدة عشرات من الأمتار من التربة. لا توجد حماية كاملة، ولكن يمكنك استخدام أقبية المباني السكنية والخنادق تحت الأرض والملاجئ الأخرى، على الرغم من أنه يجب أن نتذكر أن هذا النوع من الحماية فعال جزئيًا فقط.

وبالتالي، فإن طرق الحماية من إشعاع جاما تتكون بشكل أساسي من قياس خلفية جاما بمعدات خاصة وعدم زيارة الأماكن ذات المستويات العالية من الإشعاع - على سبيل المثال، تشيرنوبيل أو ضواحي فوكوشيما.

حدث أكبر إطلاق للإشعاع النووي في الماء في تاريخ البشرية في عام 2011 في فوكوشيما، عندما أدت موجة تسونامي إلى فشل ثلاثة مفاعلات نووية. ويتم غسل النفايات المشعة إلى البحر بكمية 300 طن يوميا للعام السابع على التوالي. إن حجم هذه الكارثة مرعب. وبما أنه لا يمكن إصلاح هذا التسرب بسبب ارتفاع درجة الحرارة في المنطقة المصابة، فمن غير المعروف كم من الوقت ستستمر هذه العملية في الحدوث. وفي الوقت نفسه، كان الإشعاع قد انتشر بالفعل عبر التيار تحت الماء إلى جزء كبير من المحيط الهادئ.

مجال تطبيق أشعة جاما

إذا تم تطبيق تيار من جزيئات جاما عمدا، فمن الممكن تدمير خلايا الجسم بشكل انتقائي التي تتكاثر حاليا بنشاط. يستخدم هذا التأثير الناتج عن استخدام أشعة جاما في الطب في مكافحة السرطان. كملجأ أخير وفقط عندما تتوقف الوسائل الأخرى عن العمل، يتم استخدام الإشعاع خصيصًا لاستهداف الورم الخبيث. الاستخدام الأكثر فعالية للعلاج الإشعاعي غاما الخارجي. تم تصميم هذه الطريقة للتحكم بشكل أفضل في العملية مع تقليل المخاطر والأضرار التي تلحق بالأنسجة السليمة.

تستخدم أشعة جاما أيضًا في مجالات أخرى:

1. وتستخدم هذه الأشعة لتغيير الطاقة. ويسمى الجهاز المستخدم في الفيزياء التجريبية بمطياف جاما. يمكن أن يكون المغناطيسي، والتلألؤ، وأشباه الموصلات والحيود البلوري.
2. توفر دراسة طيف إشعاع جاما النووي معلومات حول التركيب النووي. تنتج البيئة الخارجية التي تؤثر على إشعاع جاما تأثيرات مختلفة ذات أهمية كبيرة لفهم العمليات التي تحدث في هذه الحالة. ولذلك، يتم دراسة كل هذه العمليات بنشاط.
3. وتستخدم هذه التقنية أيضًا أشعة جاما للكشف عن العيوب في المعادن. نظرًا لأن إشعاع جاما له مستويات مختلفة من الامتصاص في بيئات مختلفة، ولكن على نفس مسافة الانتشار، فمن الممكن حساب العيوب باستخدام إشعاعات متفاوتة الشدة.
4. تستخدم الكيمياء الإشعاعية أيضًا هذا الإشعاع لبدء التحولات الكيميائية في عمليات مختلفة باستخدام النظائر المشعة الطبيعية أو الاصطناعية ومسرعات الإلكترون - مصادر هذا النوع من الإشعاع.
5. تستخدم صناعة المواد الغذائية تعقيم المنتجات الغذائية باستخدام أشعة جاما لأغراضها..
6. في زراعة النباتات، يتم استخدام أشعة جاما للتأكد من أن النبات يكتسب خصائص أفضل من خلال الطفرة.
7. تُستخدم أشعة جاما في نمو ومعالجة بعض الكائنات الحية الدقيقة وصنع الأدوية، بما في ذلك بعض المضادات الحيوية. يعالجون البذور لتخليصها من الآفات الصغيرة.

حتى حوالي 100 عام مضت، لم تتم دراسة خصائص إشعاع جاما بشكل كافٍ، مما أدى إلى الاستخدام غير المحمي للعناصر المشعة كمعدات طبية أو معدات قياس. كما تم استخدام إشعاع جاما في طلاء العديد من المجوهرات والسيراميك والزجاج الملون. لذلك، يجب أن تكون حذرا عند تخزين وشراء التحف - فالشيء الذي يبدو غير ضار يمكن أن يكون محفوفا بالتهديد الإشعاعي.