Гамма излучение

Излучение воздействует на организм человека прежде всего через ионизацию веществ в его тканях, что может привести к повреждению ДНК и мутациям клеток, вызывая различные заболевания, включая рак. Поэтому важно минимизировать воздействие ионизирующего излучения на человека, как от естественных, так и от искусственных источников.

Профессиональное облучение

Профессиональное облучение – это воздействие ионизирующего излучения на работников, занятых на предприятиях и организациях, где используются радиоактивные источники или проводятся ядерные технологии. Подобные работники подвержены риску от накопления в организме дозы облучения, что может повлечь за собой различные заболевания, включая лейкемию, рак кожи и другие опасные заболевания.

Медицинское облучение

Медицинское облучение – это использование радиации в медицинских целях, в частности для диагностики и лечения различных заболеваний. Рентгенологические исследования, компьютерная томография, радиотерапия – все это способы использования ионизирующего излучения в медицине. Важно соблюдать меры предосторожности при проведении подобных процедур, чтобы минимизировать возможные негативные последствия.

Заключение

Ионизирующее излучение представляет опасность для здоровья человека, особенно при продолжительном воздействии. Поэтому необходимо соблюдать все предписания и меры безопасности при работе с ионизирующим излучением, как в обычной жизни, так и на работе. Это поможет избежать возможных последствий для здоровья и обеспечить безопасные условия использования радиации в различных сферах деятельности.

Последствия воздействия ионизирующего излучения на здоровье

Радиационное повреждение тканей и органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая измеряется в грэях (Гр). Потенциальный вред от поглощенной дозы зависит от типа излучения и чувствительности различных тканей и органов.

Способность ионизирующего излучения нанести вред оценивается с использованием эффективной дозы. Эффективная доза измеряется в зивертах (Зв) и учитывает тип излучения и чувствительность тканей и органов, позволяя оценить потенциальный вред от радиации. Кроме количества радиации (дозы), важным параметром является скорость поступления дозы, выражаемая в микрозивертах в час (мкЗв/час) или миллизивертах в год (мЗв/год).

Типы воздействия ионизирующего излучения

1. Внутреннее воздействие

  • Происходит при вдыхании радионуклидов или их поступлении в организм через пищеварительный тракт.
  • Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма или в результате лечения.

2. Внешнее радиоактивное заражение

  • Возникает при оседании радиоактивных веществ из воздуха на кожу или одежду.
  • Такой радиоактивный материал может быть удален с тела путем мытья.

3. Источники внешнего облучения

  • Могут включать рентгеновское оборудование в медицинских целях.
  • Внешнее облучение прекращается при экранировании источника или удалении из облучаемого поля.

Ситуации воздействия ионизирующего излучения

Для целей защиты от радиации различают три ситуации воздействия ионизирующего излучения:

1. Планируемое облучение

  • Связано с намеренным использованием источников излучения в медицине, производстве или научных исследованиях.

2. Существующая подверженность

  • Включает воздействие радона в жилых и рабочих помещениях и фонового естественного излучения.

3. Аварийное облучение

  • Результат непредвиденных происшествий, таких как ядерные аварии, требует срочных мер защиты.

Использование излучения в медицине составляет 98% от общей дозы облучения населения. Более 4200 миллионов радиологических обследований и 40 миллионов процедур с использованием ядерных материалов проводится ежегодно в мире.

8,5 миллиона процедур лучевой терапии помогают в борьбе с различными заболеваниями, что подчеркивает важность использования ионизирующего излучения в медицине.

Влияние облучения на организм человека

Облучение, превышающее определенные пороговые значения, может нарушить функционирование тканей и/или органов и вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более выраженными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы.

РеакцияПороговая доза
Покраснение кожи
Выпадение волос
Радиационные ожоги
Острый лучевой синдром1 Зв (1000 мЗв)

Если доза облучения является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей.

Долгосрочные последствия облучения

При этом не исчезает риск возникновения долгосрочных последствий излучения, таких как катаракта или рак, которые могут проявиться спустя годы или даже десятилетия. Подобные последствия возникают не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Риск последствий выше у детей и подростков, поскольку они гораздо более чувствительны к воздействию радиации по сравнению со взрослыми людьми.

Риск развития рака после облучения

Эпидемиологические исследования, проведенные среди подвергшегося облучению населения, показывают значительное увеличение риска развития рака при дозах выше 100 мЗв. По данным проведенных эпидемиологических исследований среди лиц, подвергавшихся медицинскому облучению в детском возрасте, риск развития онкологических заболеваний может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50–100 мЗв).

Воздействие облучения на плод при беременности

Воздействие ионизирующего излучения на плод в утробе матери может вызвать повреждение головного мозга плода при сильной дозе свыше 100 мЗв на разных неделях беременности. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака после облучения плода в утробе матери аналогичен риску после облучения в раннем детском возрасте.

Деятельность ВОЗ

Деятельность Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) направлена на повышение эффективности радиационной защиты пациентов, работников и населения во всем мире. Организация предоставляет государствам-членам научно обоснованные руководства, методики и специализированные рекомендации по актуальным вопросам защиты здоровья населения, связанным с воздействием ионизирующего излучения. Уделяя основное внимание медико-санитарным аспектам радиационной защиты, ВОЗ вырабатывает мероприятия по оценке радиационных рисков, их ограничению и распространению информации о них.

Гамма-излучение: история, источники и свойства

В соответствии с одной из своих основных функций – установление норм и стандартов, содействие их соблюдению и мониторинг их осуществления – ВОЗ совместно с семью другими международными организациями внесла вклад в разработку, продвижение и утверждение международных основных норм безопасности (ОНБ) и в настоящее время содействует внедрению ОНБ на территории своих государств-членов.

Что такое гамма-излучение?

Гамма-излучение (-излучение) – коротковолновое электромагнитное излучение, принадлежащее к наиболее высокочастотной части спектра электромагнитных волн. Возникает при распаде атомных ядер и элементарных частиц и способно вызывать их превращения.

История открытия и свойства гамма-излучения

Гамма-излучение было открыто в 1900 году П. Вилларом как составляющая излучения радиоактивных ядер, которая не отклоняется магнитным полем. В 1914 году Э. Резерфорд и Э. Андраде доказали его электромагнитную природу в опытах по дифракции на кристалле гамма-излучения.

Гамма-излучение ядер испускается при переходах ядра из состояний с большей энергией в состояния с меньшей энергией. Энергии испускаемых гамма-квантов равны разностям энергий уровней ядра. Энергетический спектр гамма-квантов варьируется от нескольких кэВ до 8–10 МэВ и имеет линейчатую структуру.

Источники и проявления гамма-излучения

Гамма-излучение возникает при торможении быстрых заряженных частиц в кулоновском поле ядер, движении электронов вещества в магнитных полях (синхротронное излучение) и процессах в космическом пространстве. Космические гамма-лучи источниками которых являются пульсары, радиогалактики, квазары, сверхновые звёзды, также излучают гамма-излучение.

Изучение спектров гамма-излучения предоставляет ценную информацию о структуре микрообъектов, а также о процессах радиационного распада и превращения ядер.

Итоги
Гамма-излучение, как ключевой элемент радиационного спектра, изучается как в лабораторных условиях, так и в космосе, предоставляя уникальную информацию о природе атомного и податомного мира. Его свойства и источники, а также способность вызывать радиационные превращения делают его объектом внимания для многих научных исследований.

Гамма-излучение можно получить при соударении электронов большой энергии, получаемых на ускорителе, с интенсивными пучками видимого света, создаваемыми лазерами. При этом электрон передаёт свою энергию световому фотону, который превращается в гамма-квант. Аналогичное явление может иметь место и в космическом пространстве в результате соударений фотонов с большой длиной волны с быстрыми электронами, ускоренными электромагнитными полями космических объектов.

Взаимодействие с веществом

Гамма-излучение широко используется в различных областях человеческой деятельности, таких как дефектоскопия, таможенный контроль, радиационная химия (инициирование химических превращений, например при полимеризации), сельское хозяйство (мутации, вызванные воздействием гамма-излучения, применяют для генерации хозяйственно-полезных форм), пищевая промышленность (стерилизация продуктов), медицина (стерилизация помещений, предметов, лучевая терапия) и др.

Воздействие на организм

Искусственными источниками гамма-излучения являются главным образом ускорители электронов (бетатрон, линейные ускорители электронов и др.), отходы атомных электростанций и радиоактивные заражения местности, возникшие в результате испытаний ядерного оружия. Воздействие гамма-излучения на живой организм является результатом столкновения вторичного электрона или другой заряженной частицы, рождаемой гамма-квантом, с клетками организма. Эффекты такого воздействия общие для всех видов радиоактивного излучения – могут возникать изменения молекул тканей организма. Важным обстоятельством является то, что, вследствие высокой проникающей способности гамма-излучения, оно воздействует на весь организм.

Среднегодовая эквивалентная доза излучения, получаемая человеком от естественного радиационного фона и искусственных источников излучения, составляет примерно 3,2 мЗв. Из них около 75 % приходится на воздействие природного радиационного фона и 20 % на воздействие излучений в ходе медицинских исследований, включающих диагностику и лечение. В последнем виде облучения основную роль играет рентгеновское и гамма-излучение.

Опубликовано 6 марта 2023 г. в 17:18 (GMT+3). Последнее обновление 6 марта 2023 г. в 17:18 (GMT+3).

Что такое гамма-излучение?

Электромагнитное излучение, принцип работы

Ренгеновское излучение, виды, свойства

2. Виды гамма-излучения

Открытие гамма-излучения

Это одно из самых важных открытий в истории физики. В 1865 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген обнаружил, что некоторые вещества испускают невидимые лучи, которые могут проникать через непрозрачные материалы. Эти лучи были названы рентгеновскими лучами, в честь немецкого физика Рентгена.

Гамма излучение

Открытие рентгеновских лучей стало настоящим прорывом в науке, поскольку они позволили ученым изучать структуру атомов и молекул. Оно нашло применение в медицине, где они используются для диагностики различных заболеваний.

В 1900 году, когда немецкий физик Макс фон Лауэ обнаружил, что при прохождении рентгеновских лучей через кристаллы, они вызывают рассеяние, которое можно наблюдать с помощью дифракции.

Гамма излучение

Это открытие привело к пониманию того, что рентгеновские лучи являются электромагнитными волнами и что существует еще один тип электромагнитного излучения, который не виден глазу, но может быть обнаружен с помощью специальных приборов.

В 1914 году, американский физик Пьер Кюри и его ассистент Гамильтон использовали специальный прибор, называемый гамма-спектрометром, для обнаружения гамма-лучей от радиоактивных источников.

Они обнаружили, что гамма-лучи имеют высокую энергию и обладают высокой проникающей способностью, и что они могут быть использованы для изучения свойств радиоактивных элементов.

Гамма излучение

Однако, открытие рентгеновских лучей было не единственным достижением в области физики. В 1932 году английский физик Джеймс Чедвик открыл нейтрон, который является частицей, не имеющей электрического заряда. Нейтроны также играют важную роль в ядерной физике и используются для изучения строения атомных ядер.

Таким образом, открытие гамма-излучения и рентгеновских лучей является одним из ключевых моментов в развитии физики и других наук. Эти открытия позволили ученым лучше понимать структуру материи и использовать их для решения различных задач в науке и технике.

Виды гамма-излучения

Гамма излучение

Свойства гамма-излучения

Гамма излучение

Гамма излучение

Вот несколько основных источников гамма-излучения:

Гамма излучение

Доза гамма-излучения

Доза гамма-излучения (Гр) – это единица измерения, используемая для выражения количества энергии, поглощенной телом в результате воздействия гамма-излучения. Единица измерения Гр является международной и используется во многих странах мира.

Гр измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг). Для расчета дозы необходимо знать мощность дозы (Вт/кг), продолжительность воздействия излучения (с) и массу тела (кг). Формула для расчета дозы выглядит следующим образом:

D = P * t * m

Например, если человек массой 70 кг находится в зоне с мощностью дозы 1 Вт/кг в течение 1 часа, то его доза будет равна:

D = 1 Вт/кг * 1 ч * 70 кг = 70 Дж/кг = 0,07 Гр

Таким образом, доза гамма-излучения зависит от мощности дозы, продолжительности воздействия и массы тела. При работе с источниками радиоактивного излучения необходимо учитывать дозу и принимать меры для ее снижения.

Гамма излучение

Применение гамма-излучения

Широкий спектр применения в различных областях, включая медицину, науку, промышленность и безопасность. Ниже представлены некоторые из наиболее распространенных способов использования гамма-излучения:

Гамма излучение

Это лишь некоторые из множества способов использования гамма-излучения. Оно играет важную роль во многих областях науки и технологий, и его применение продолжает расширяться.

Гамма излучение относится к категории э/м колебаний достаточно высокой частоты, расположенной в спектре правее рентгеновских лучей. Собственная длина волны этого опасного для человека облучения составляет менее 1 нм. Этот показатель соответствует энергии образующих его частиц – фотонов, равной примерно 1 кэВ.

Что такое гамма излучение и его характеристики

Каждое из известных излучений (например, рентгеновское или ультрафиолетовое) в сознании людей ассоциируется с конкретным и знакомым всем аппаратом. Гамма излучение является исключением, поскольку для его генерации используются приборы, не известные широкой публике. Для обращения с ними допускаются только специалисты, имеющие соответствующую квалификацию и опыт работы с «жесткими» излучениями.

Гамма излучение

Эта разновидность э/м излучений нередко используется в медицинской диагностике, но не настолько известна, как например рентген. Гамма-лучи – это коротковолновые э/ м СВЧ колебания, длина волны которых не превышает 1 нм (этот показатель эквивалентен энергии фотонов порядка 1 кэВ).

Считается, что его минимум находится на уровне 0,1 нм, что равносильно энергии в 0,1 МэВ. Условность этой цифры объясняется тем, что точной границы между рентгеновскими лучами и гамма излучением не существует. При исследованиях обычно учитывается, что оба эти диапазона э/м волн перекрываются (частично). Также отмечается, что при взаимодействии с окружающими предметами гамма лучи вызывают ионизацию молекул вещества и изменение его структуры.

Как было открыто гамма излучение

Это явление было открыто в 1900 году французским физиком П. Вилларом. В то время ученый проводил опыты над радиоактивным радием, имеющим атомный номер 88. Во время своих экспериментов ученый получал несколько изотопов этого элемента, которые удавалось разделить за счет отклонений частиц различного заряда магнитным полем.

Оформившимся в поток частицам с плюсовым зарядом было присвоено обозначение «α-лучи». Отклонившиеся в другую сторону получили название β-лучей, а не реагирующие на действие магнитного поля (нейтральные) потоки он назвал γ-лучами. Впервые это наименование было озвучено на широкой публике знаменитым физиком Э. Резерфордом в начале 20 века. В 1912 году им же совместно с Э. Андраде была доказана их электромагнитная природа.

В СВЧ колебаниях этого типа квантовая природа распространяющейся э/м волны проявляется с особой четкостью. В качестве носителя энергии в них выступают кванты (фотоны), ведущие себя как частицы с определенным импульсом. Несмотря на то, что гамма излучение – это разновидность э/м волн, при его наблюдении обнаружить характерные волновые проявления (например, в виде дифракции) очень сложно.

При распаде радиоактивных изотопов в природных условиях энергия фотонов настолько мала, что такое излучение, как правило, не причиняет людям вреда.

Космические тела исследуются в особых условиях, когда приняты специальные меры защиты от проникающих «жестких» лучей. Атомное ядро, как источник гамма лучей исследуется в лабораторных условиях с проведением необходимых защитных мероприятий.

Особенности взаимодействия гамма лучей с молекулами вещества

В первом случае фотон, попадающий вглубь вещества, передает энергию находящимся на орбитах электронам атомных оболочек, отрывая их или переводя на более высокий уровень. Комптоновское рассеяние возникает вследствие передачи части энергии фотона находящемуся на орбите электрону. В отличие от фотоэлектрического эффекта в этом случае столкновение сопровождается изменением энергии обеих частиц, которая неравномерно распределяется между ними.

Соотношение импульсов электрона и фотона после контакта зависит от угла, под которым произошло столкновение. Максимум передачи наблюдается при так называемом «обратном рассеянии», когда частицы после обмена начинают двигаться в противоположных направлениях (угол равен 180 градусам).

Причина образования ЭПП при воздействии гамма лучей – разделение фотонов, обладающих максимальной энергией, на комбинацию «частица плюс античастица». Для достижения этого эффекта энергия кванта излучения должна превышать показатель, равный суммарной массе частиц, умноженной на квадрат скорости света (до 5 МэВ).

Способы защиты от лучей и их дозы

Гамма излучение

Гамма излучение очень опасно для клеток человеческого организма, которые под воздействием жестких лучей начинают распадаться. Высокая проникающая способность этих волн вынуждает принимать особые меры защиты живых существ, находящихся поблизости от их источника.

В простейшем случае для этих целей используются свинцовые пластины в виде специальных накидок или фартуков. При высокой энергии гамма лучей обеспечить гарантированную защиту от них могут только многометровые бетонные преграды в виде стен, в которых энергия опасных частиц постепенно рассеивается.

Пренебрежение вопросами безопасности при работе с такими излучениями приводит к тяжелому заболеванию, называемому лучевой болезнью. Поэтому учеными ведется постоянный поиск материалов, эффективно поглощающих гамма лучи. Уже сегодня известно, что это излучение надежнее всего нейтрализуется материалами, массовое число которых имеет максимальное значение (например, свинец).

Все сказанное относится к ситуациям, когда энергия гамма частиц и их концентрация в изотопах, например, превышают допустимую норму. В противном случае защиты от такого облучения не требуется. В небольших дозах они всегда присутствуют вокруг нас и не причиняют человеку никакого вреда. Как пример могут рассматриваться космические лучи, теряющие в атмосфере большую часть своего разрушительного действия на живые организмы и безопасны для них.

Где применяется гамма излучение с пользой для человека

В ядерной медицине гамма излучение используются в терапевтических и диагностических целях, упрощающих ранее обнаружение опасных заболеваний типа раковых опухолей.

Помимо этого уникальные свойства гамма лучей широко применяются для стерилизации медицинского оборудования и некоторых видов пищевых продуктов. Эта процедура заключается в воздействии ионизации, позволяющей уничтожить вредоносные микроорганизмы и паразитов. К ним относят и всегда присутствующие вокруг нас бактерии, а также скопления плесени и грибков.

Для обработки инструмента, воздушной среды и продуктов чаще всего используются гамма-лучи, испускаемые изотопом кобальта. В некоторых случаях для этих целей применяются разогнанные до огромных скоростей электроны, получаемые в ускорителях заряженных частиц. Порядок работы с радиоактивными излучениями строго регламентируется соответствующими международными стандартами.

Выполнение требований этих документов – надежная гарантия того, что при обработке пищевых продуктов, например, в них не появятся вредные для здоровья компоненты. Радиоизотопные счетчики – еще одна из областей, где гамма излучение применяется с момента его открытия. Эти приборы востребованы при необходимости точного измерения геометрических показателей материалов (их толщины, в частности) в ситуациях, когда обычными методами сделать этого не удается.

Основной измерительный инструмент, действующий с использованием гамма лучей – абсорбционный измеритель. В основу его работы заложено явление поглощения жесткого излучения исследуемым предметом, от толщины которого зависит ослабление интенсивности э/м колебаний. При проведении измерений с одной стороны объекта располагается источник излучения, помещенный в защитный экран.

На противоположной стороне устанавливается детектор гамма-лучей, оценивающий точную величину пронизывающего материал потока. По специальным таблицам зависимости степени поглощения гамма-лучей от размеров предмета оператор определяет искомую толщину.

Характеристики абсорбционных измерителей

Помимо этого за счет применения абсорбционных устройств удается работать с медицинским инструментом, прикасаться к которому во время измерений крайне нежелательно.

Гамма-излучения на основе кобальта 60, например, широко применяются в дефектоскопии с целью обнаружения невидимых пустот, имеющихся в теле твердых изделий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *