Кто открыл гамма излучение и когда. Виды радиационного излучения

Содержание

Открытие радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения – Класс!ная физика

Кто открыл гамма излучение и когда. Виды радиационного излучения
Подробности 403

«Физика – 11 класс»

Открытие радиоактивности

Открытие радиоактивности — явления, доказывающего сложный состав атомного ядра, — произошло благодаря счастливой случайности.

Рентгеновские лучи впервые были получены при столкновениях быстрых электронов со стеклянной стенкой разрядной трубки. Одновременно наблюдалось свечение стенок трубки.

Беккерель долгое время исследовал подобное явление — свечение веществ, облученных солнечным светом.

К таким веществам относятся, в частности, соли урана, с которыми экспериментировал ученый.

И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет.

После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое-то излучение, которое, подобно рентгеновскому, пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку.

Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей.

Но однажды, в феврале 1896 г., провести очередной опыт ему не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана.

Проявив на всякий случай фотопластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста.

Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких-либо внешних влияний, создают какое-то излучение.

Вскоре Беккерель обнаружил, что излучение урановых солей ионизирует воздух, подобно рентгеновским лучам, и разряжает электроскоп.

Испробовав различные химические соединения урана, он установил очень важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит.

Следовательно, это свойство присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам.

Естественно было попытаться обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы, кроме урана.
В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри во Франции и другие ученые открыли излучение тория.

В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты Марией Склодовской-Кюри и ее мужем Пьером Кюри.

Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый, неизвестный ранее химический элемент — полоний, названный так в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши.

Наконец, был открыт еще один элемент, дающий очень интенсивное излучение.
Его назвали радием (т. е. лучистым).
Само же явление самопроизвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.

Радий имеет относительную атомную массу, равную 226, и занимает в таблице Д. И. Менделеева клетку под номером 88. До открытия Кюри эта клетка пустовала.
По своим химическим свойствам радий принадлежит к щелочно-земельным элементам.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

Радиоактивностью называется способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра, при этом процесс превращения сопровождается испусканием различных частиц.

Альфа-, бета- и гамма-излучения

После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения.
Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд.

Опыт Резерфорда, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу.

Вся установка размещалась в вакууме.

В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны.

Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем.

Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный — бета-лучей и нейтральный — гамма-лучей (α-лучи, β-лучи, γ-лучи).

Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами.

Наименьшей проникающей способностью обладают а-лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен.

Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятна, соответствующего а-излучению.

Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество β-лучи. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров.

Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи.

Интенсивность поглощения γ-лучей усиливается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой.

При прохождении у-лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое.

Физическая природа α-, β- и γ-лучей, очевидно, различна.

Гамма-лучи

По своим свойствам γ-лучи очень сильно напоминают рентгеновские, но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Это наводило на мысль, что γ-лучи представляют собой электромагнитные волны. Все сомнения в этом отпали после того, как была обнаружена дифракция γ-лучей на кристаллах и измерена их длина волны.
Она оказалась очень малой — от 10-8 до 10-11 см.

На шкале электромагнитных волн γ-лучи непосредственно следуют за рентгеновскими.
Скорость распространения у γ-лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, — около 300 000 км/с.

Бета-лучи

С самого начала α- и β-лучи рассматривались как потоки заряженных частиц.
Проще всего было экспериментировать с β-лучами, так как они сильнее отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.

Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц.

При исследовании отклонения β-частиц в электрических и магнитных полях было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света.

Существенно, что скорости β-частиц, испущенных каким-либо радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы с самыми различными скоростями.

Это и приводит к расширению пучка β-частиц в магнитном поле.

Альфа-частицы

Труднее было выяснить природу α-частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду. Он измерил отношение заряда частицы к ее массе по отклонению в магнитном поле.

Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона — ядра атома водорода. Заряд протона равен элементарному, а его масса очень близка к атомной единице массы.

Следовательно, у α-частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома углерода; 1 а. е. м. ≈ 1,66057 • 10-27 кг.

Но заряд α-частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу α-частицы. С появлением счетчика Гейгера стало возможным проще и точнее измерить заряд.

Сквозь очень тонкое окошко α-частицы могут проникать внутрь счетчика и регистрироваться им.

Резерфорд поместил на пути α-частиц счетчик Гейгера, который измерял число частиц, испускавшихся радиоактивным препаратом за определенное время. Затем он поставил на место счетчика металлический цилиндр, соединенный с чувствительным электрометром.

Электрометром Резерфорд измерял заряд α-частиц, испущенных источником внутрь цилиндра за такое же время (радиоактивность многих веществ почти не меняется со временем). Зная суммарный заряд α-частиц и их число, Резерфорд определил отношение этих величин, т. е. заряд одной α-частицы.

Этот заряд оказался равным двум элементарным.

Таким образом, он установил, что у α-частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Следовательно, на два элементарных заряда приходится четыре атомные единицы массы. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имеет ядро гелия.

Из этого следует, что α-частица — это ядро атома гелия.

Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд затем еще прямыми опытами доказал, что при радиоактивном а-распаде образуется именно гелий.
Собирая α-частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, он с помощью спектрального анализа убедился в том, что в сосуде накапливается гелий (каждая α-частица захватывала два электрона и превращалась в атом гелия).

Итак,
при радиоактивном распаде возникают α-лучи (ядра атома гелия), β-лучи (электроны) и γ-лучи (коротковолновое электромагнитное излучение).

Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Следующая страница «Радиоактивные превращения»
Назад в раздел «Физика – 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Физика атомного ядра. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц — Открытие радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения — Радиоактивные превращения — Закон радиоактивного распада. Период полураспада — Открытие нейтрона — Строение атомного ядра. Ядерные силы.

Изотопы — Энергия связи атомных ядер — Ядерные реакции — Деление ядер урана — Цепные ядерные реакции — Ядерный реактор — Термоядерные реакции.

Применение ядерной энергии — Получение радиоактивных изотопов и их применение — Биологическое действие радиоактивных излучений — Краткие итоги главы — Три этапа в развитии физики элементарных частиц — Открытие позитрона. Античастицы

Источник: http://class-fizika.ru/11_73.html

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

Кто открыл гамма излучение и когда. Виды радиационного излучения

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.

Источник: https://vladtime.ru/nauka/506132

Гамма-излучение — Опасность излучения и методы защиты, волновые свойства, советы специалистов

Кто открыл гамма излучение и когда. Виды радиационного излучения

Гамма-излучением называется одна из коротковолновых разновидностей электромагнитных излучений. Из-за крайне малой длины волны излучения гамма диапазона обладают выраженными корпускулярными свойствами, при этом волновые свойства практически отсутствуют.

Гамма ионизирующее излучение обладает мощнейшим травмирующим действием на живые организмы, и при этом его совершенно невозможно распознать органами чувств.

Оно относится к группе ионизирующих излучений, то есть способствует превращению устойчивых атомов различных веществ в ионы с положительным или отрицательным зарядом. Скорость гамма-излучения сопоставима со скоростью света. Открытие ранее неизвестных радиационных потоков было сделано в 1900 году французским учёным Вилларом.

Для названий радиоактивных излучений были использованы буквы греческого алфавита. Излучение, находящееся на шкале электромагнитных излучений после рентгеновского, получило название гаммы — третьей буквы алфавита.

Следует понимать, что границы между различными видами радиации, весьма условны.

Что такое гамма-излучение

Попробуем, избегая специфической терминологии, разобраться, что такое гамма ионизирующее излучение. Любое вещество состоит из атомов, которые в свою очередь включают в себя ядро и электроны. Атом, а тем более его ядро отличаются высокой устойчивостью, поэтому для их расщепления нужны особые условия.

Если эти условия каким-то образом возникают или получены искусственно, происходит процесс ядерного распада, который сопровождается выделением большого количества энергии и элементарных частиц.

В зависимости от того, что именно выделяется в этом процессе, излучения делятся на несколько видов. Альфа, бета и нейтронное излучение отличаются выделением элементарных частиц, а рентгеновские и гамма активный луч — это поток энергии.

Хотя, на самом деле, любое излучение, в том числе и излучение в гамма-диапазоне, подобно потоку частиц. В случае этого излучения частицами потока являются фотоны или кварки.

По законам квантовой физики, чем меньше длина волны, тем более высокой энергией обладают кванты излучения.

Так как длина волны гамма лучей очень мала, то можно утверждать, что энергия гамма излучения чрезвычайно велика.

Возникновение гамма-излучения

Источниками излучения в гамма-диапазоне являются различные процессы. Во вселенной существуют объекты, в которых происходят реакции. Результатом этих реакций является космическое гамма-излучение.

Основные источники гамма-лучей — это квазары и пульсары. Ядерные реакции с массивным выделением энергии и гамма-излучения также происходят в процессе преобразования звезды в сверхновую.

Гамма электромагнитное излучение возникает при различных переходах в области атомной электронной оболочки, а также при распаде ядер некоторых элементов. Среди источников гамма-лучей можно также назвать определённую среду с сильным магнитным полем, где элементарные частицы тормозятся сопротивлением этой среды.

Опасность гамма-лучей

В силу своих свойств радиация гамма-спектра обладает очень высокой проникающей способностью. Чтобы её задержать, нужна свинцовая стена толщиной не менее пяти сантиметров.

Кожные покровы и прочие защитные механизмы живого существа не являются препятствием гамма-излучению. Оно проникает прямо в клетки, оказывая разрушительное воздействие на все структуры. Облучённые молекулы и атомы вещества сами становятся источником излучения и провоцируют ионизацию других частиц.

В результате этого процесса из одних веществ получаются другие. Из них составляются новые клетки с другим геномом. Ненужные при строительстве новых клеток остатки старых структур становятся токсинами для организма.

Наибольшая опасность радиационных лучей для живых организмов, получивших дозу радиации, в том, что они не способны ощущать наличие в пространстве этой смертельной волны.

А также в том, что у живых клеток нет никакой специфической защиты от разрушительной энергии, которую несёт гамма ионизирующее излучение.

Наибольшее влияние этот вид радиации оказывает на состояние половых клеток, несущих молекулы ДНК.

Разные клетки организма по-разному ведут себя в гамма-лучах, и обладают разной степенью устойчивости к воздействию этого вида энергии. Однако ещё одним свойством гамма-излучения является кумулятивная способность.

Однократное облучение небольшой дозой не наносит непоправимого разрушительного воздействия на живую клетку. Именно поэтому радиационным излучениям нашлось применение в науке, медицине, промышленности и других областях человеческой деятельности.

Области применения гамма-лучей

Даже смертоносным лучам пытливые умы учёных нашли сферы применения. В настоящее время гамма-излучение используется в различных отраслях промышленности, идут на благо науки, а также успешно применяются в различных медицинских приборах.

Способность изменять структуру атомов и молекул оказалась на благо при лечении тяжёлых заболеваний, разрушающих организм на клеточном уровне.

Для лечения онкологических новообразований гамма-лучи незаменимы, так как способны разрушить аномальные клетки, и прекратить их стремительное деление. Иногда остановить аномальный рост раковых клеток невозможно ничем, тогда на помощь приходит гамма-излучение, где клетки уничтожаются полностью.

Применяется гамма ионизирующее излучение для уничтожения патогенной микрофлоры и различных потенциально опасных загрязнений. В радиоактивных лучах стерилизуют медицинские инструменты и приборы. Также данный вид радиации применяется для обеззараживания некоторых продуктов.

Гамма-лучами просвечивают различные цельнометаллические изделия для космической и других отраслей промышленности с целью обнаружения скрытых дефектов. В тех областях производства, где необходим предельный контроль за качеством изделий, этот вид проверки просто незаменим.

При помощи гамма-лучей учёные измеряют глубину бурения, получают данные о возможности залегания различных пород. Гамма-лучи могут быть использованы и в селекции. Строго дозированным потоком облучаются определённые отобранные растения, чтобы получить нужные мутации в их геноме. Таким способом селекционеры получают новые породы растений с нужными им свойствами.

С помощью гамма-потока определяются скорости космических аппаратов и искусственных спутников. Посылая лучи в космическое пространство, учёные могут определить расстояние и смоделировать путь космического аппарата.

Способы защиты

Земля обладает естественным механизмом защиты от космической радиации, это озоновый слой и верхние слои атмосферы.

Те лучи, которые, обладая огромными скоростями, проникают в защищённое пространство земли, не причиняют большого вреда живым существам. Наибольшую опасность представляют источники и гамма-радиация, полученная в земных условиях.

Самым главным источником опасности радиационного заражения остаются предприятия, где под контролем человека осуществляется контролируемая ядерная реакция. Это атомные электростанции, где производится энергия для обеспечения населения и промышленности светом и теплом.

Для обеспечения работников этих объектов принимаются самые серьёзные меры. Трагедии, произошедшие в разных точках мира, из-за утраты человеком контроля за ядерной реакцией, научили людей быть осторожными с невидимым врагом.

Защита работников электростанций

На предприятиях ядерной энергетики и производствах, связанных с использованием гамма-излучения, строго ограничивается время контакта с источником радиационной опасности.

Все сотрудники, имеющие служебную необходимость контактировать или находиться вблизи источника гамма-излучения, используют специальные защитные костюмы и проходят несколько ступеней очистки перед тем, как вернуться в «чистую» зону.

Для эффективной защиты от гамма-лучей используются материалы, обладающие высокой прочностью. К ним относятся свинец, высокопрочный бетон, свинцовое стекло, определённые виды стали. Эти материалы применяются в сооружении защитных контуров электростанций.

Элементы из этих материалов используются при создании противорадиационных костюмов для сотрудников электростанций, имеющих допуск к источникам радиации.

В так называемой «горячей» зоне свинец нагрузки не выдерживает, так как его температура плавления недостаточно высока. В области, где протекает термоядерная реакция с выделением высоких температур, используются дорогие редкоземельные металлы, например вольфрам и тантал.

Все люди, имеющие дело с гамма-излучением, обеспечиваются индивидуальными измерительными приборами.

Ввиду отсутствия естественной чувствительности к радиации, человек может воспользоваться дозиметром, чтобы определить, какую дозу радиации он получил за определённый период.

Нормальной считается доза, не превышающая 18-20 микрорентген в час. Ничего особенно страшного не произойдёт при облучении дозой до 100 микрорентген. Если человек получил такую дозу, могут проявиться последствия через две недели.

При получении дозы в 600 рентген человеку грозит смерть в 95% случаев в течение двух недель. Доза в 700 рентген смертельна в 100% случаев.

Из всех видов радиации именно гамма-лучи несут наибольшую опасность для человека. К сожалению, вероятность радиационного заражения существует для каждого. Даже находясь вдали от промышленных предприятий, производящих энергию посредством расщепления атомного ядра, можно подвергнуться опасности облучения.

История знает примеры таких трагедий.

Источник: https://otravlenie103.ru/izluchenie/gamma-izluchenie

Виды радиоактивных излучений

Кто открыл гамма излучение и когда. Виды радиационного излучения

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.

Виды 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

характеристикаВид радиации
Альфа излучениеНейтронное излучениеБета излучениеГамма излучениеРентгеновское излучение
излучаютсядва протона и два нейтронанейтроныэлектроны или позитроныэнергия в виде фотоновэнергия в виде фотонов
проникающая способностьнизкаявысокаясредняявысокаявысокая
облучение от источникадо 10 смкилометрыдо 20 мсотни метровсотни метров
скорость излучения20 000 км/с40 000 км/с300 000 км/с300 000 км/с300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега30 000от 3000 до 5000от 40 до 150от 3 до 5от 3 до 5
биологическое действие радиациивысокоевысокоесреднеенизкоенизкое

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 энергийВесовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)10
Нейтроны > 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.

: Виды радиации

Источник: https://doza.pro/art/types_of_radiation

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.