A múlt század közepe óta egy új szó jelent meg a tudományban: a sugárzás. Felfedezése forradalmat idézett elő a fizikusok fejében szerte a világon, és lehetővé tette néhány newtoni elmélet elvetését, és merész feltételezéseket fogalmazott meg az univerzum szerkezetéről, kialakulásáról és a mi helyünkről. De ez minden a szakértőknek. A városlakók csak sóhajtoznak, és igyekeznek olyan eltérő ismereteket összeszedni erről a témáról. A folyamatot bonyolítja, hogy a sugárzásmérésnek jó néhány egysége van, és mindegyik alkalmas.
Terminológia
Az első kifejezés, amellyel megismerkedhetünk, valójában a sugárzás. Így nevezik a legkisebb részecskék, például elektronok, protonok, neutronok, héliumatomok és mások által kibocsátott sugárzás folyamatát. A részecske típusától függően a sugárzás tulajdonságai különböznek egymástól. A sugárzás vagy az anyagok egyszerűbbké bomlásakor, vagy szintézise során figyelhető meg.
A sugárzási egységek hagyományos fogalmak, amelyek azt jelzik, hogy hány elemi részecske szabadul fel az anyagból. Jelenleg a fizika egy családon működikkülönböző egységek és kombinációik. Ez lehetővé teszi az anyaggal végbemenő különféle folyamatok leírását.
A radioaktív bomlás az instabil atommagok szerkezetének önkényes megváltoztatása mikrorészecskék felszabadulásával.
A bomlási állandó egy statisztikai fogalom, amely megjósolja egy atom adott időn belüli elpusztulásának valószínűségét.
A felezési idő az az időtartam, amely alatt az anyag teljes mennyiségének fele lebomlik. Egyes elemeknél percben, míg másoknak években, sőt évtizedekben számítják.
Hogyan mérik a sugárzást?
A radioaktív anyagok tulajdonságainak értékelésére nem csak a sugárzó egységeket használják. Rajtuk kívül olyan mennyiségek használatosak, mint:
- a sugárforrás aktivitása- fluxussűrűség (az ionizáló részecskék száma egységnyi területen)
Emellett különbség van a sugárzás élő és élettelen tárgyakra gyakorolt hatásának leírásában is. Tehát, ha az anyag élettelen, akkor a következő fogalmak vonatkoznak rá:
- elnyelt dózis;- expozíciós dózis.
Ha a sugárzás élő szövetet érintett, akkor a következő kifejezéseket használjuk:
- ekvivalens dózis;
- effektív ekvivalens dózis;- dózisteljesítmény.
A sugárzásmérés mértékegységei, mint fentebb említettük, feltételes számértékek, amelyeket a tudósok fogadtak el a számítások megkönnyítése, valamint a hipotézisek és elméletek felépítése érdekében. Talán ezért nem létezik egyetlen általánosan elfogadott mértékegység.
Curie
A sugárzás egyik mértékegysége a curie. Nem tartozik a rendszerhez (nem tartozik az SI rendszerhez). Oroszországban a magfizikában és az orvostudományban használják. Egy anyag aktivitása akkor lesz egyenlő, mint egy curie, ha egy másodperc alatt 3,7 milliárd radioaktív bomlás történik benne. Vagyis azt mondhatjuk, hogy egy curie hárommilliárd-hétszázmillió becquerelnek felel meg.
Ez a szám annak a ténynek köszönhető, hogy Marie Curie (aki bevezette ezt a kifejezést a tudományba) rádiumon végzett kísérleteit, és annak bomlási sebességét vette alapul. De idővel a fizikusok úgy döntöttek, hogy ennek az egységnek a számértéke jobban kötődik egy másikhoz - a becquerelhez. Ez lehetővé tette bizonyos hibák elkerülését a matematikai számításokban.
A curie-k mellett gyakran találhatunk többszöröseket vagy rész-többszörösöket, például:
- megacurie (3,7-szer 10 a becquerelek 16. hatványával);
- kilocurie (3,7 ezer milliárd becquerel);
- millicurie (37 millió becquerel);- mikrocurie (37 ezer becquerel).
Az egység használatával kifejezheti egy anyag térfogatát, felületét vagy fajlagos aktivitását.
Becquerel
A sugárdózis becquerel egysége szisztémás, és szerepel a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI). Ez a legegyszerűbb, mert egy becquerel sugárzási aktivitása azt jelenti, hogy az anyagban másodpercenként csak egy radioaktív bomlás történik.
Nevét Antoine Henri Becquerel francia fizikus tiszteletére kapta. A cím az volta múlt század végén hagyták jóvá, és ma is használják. Mivel ez egy meglehetősen kicsi egység, a tevékenység jelzésére decimális előtagokat használnak: kilo-, milli-, mikro- és mások.
A közelmúltban nem rendszerszintű egységeket, például curie-t és rutherfordot használnak a becquerelekkel együtt. Egy rutherford egymillió becquerelnek felel meg. A térfogati vagy felületi aktivitás leírásában megtalálhatók a becquerel per kilogramm, a becquerel per méter (négyzet vagy köbök) és ezek különféle származékai.
Röntgen
A sugárzás mértékegysége, a röntgen szintén nem szisztémás, bár mindenhol ezt használják a kapott gamma-sugárzás expozíciós dózisának jelzésére. Egy röntgen olyan sugárzási dózissal egyenlő, amelynél egy köbcentiméter levegő normál légköri nyomáson és nulla hőmérsékleten 3,3(10-10) töltést hordoz. Ez kétmillió ionpárnak felel meg.
Annak ellenére, hogy az Orosz Föderáció jogszabályai szerint a legtöbb nem szisztémás egység tilos, a dózismérők jelölése során röntgensugarakat használnak. De hamarosan megszűnik a használatuk, mert praktikusabbnak bizonyult mindent szürkében és sievertben leírni és kiszámolni.
Rad
A sugárzás mértékegysége, a rad, kívül esik az SI rendszeren, és megegyezik azzal a sugárzási mennyiséggel, amelynél az energia egy milliomod része átadódik egy gramm anyagra. Azaz egy rad 0,01 joule anyag kilogrammonként.
Az energiát elnyelő anyag lehet élő szövet vagy más szerves ésszervetlen anyagok és anyagok: talaj, víz, levegő. A rad mint önálló egység 1953-ban került bevezetésre, és Oroszországban joga van a fizikában és az orvostudományban való használatára.
Szürke
Ez a sugárzás szintjének egy másik mértékegysége, amelyet a Nemzetközi Mértékegységrendszer ismer el. Az elnyelt sugárdózist tükrözi. Egy anyag egy szürke dózist kapott, ha a sugárzással átvitt energia kilogrammonként egy joule.
Ez az egység Lewis Gray angol tudós tiszteletére kapta a nevét, és hivatalosan 1975-ben vezették be a tudományba. A szabályok szerint az egység teljes nevét kisbetűvel írják, de a rövidített megnevezését nagybetűvel írják. Egy szürke egyenlő száz raddal. Az egyszerű mértékegységek mellett a tudományban többszörös és többszörös ekvivalenseket is használnak, például kilogray, megagray, decigray, centigray, mikroszürke és mások.
Sievert
A sugárzás sievert mértékegysége az effektív és ekvivalens sugárzási dózisok jelölésére szolgál, és szintén az SI-rendszer része, mint a szürke és a becquerel. 1978 óta használják a tudományban. Egy sievert egyenlő azzal az energiával, amelyet egy kilogramm szövet abszorbeál egyetlen gamma-sugárzás hatására. Az egység nevét Rolf Sievert, egy svéd tudós tiszteletére kapta.
A definíció szerint a sievert és a szürke egyenlő, vagyis az egyenértékű és az elnyelt dózisok azonos méretűek. De még mindig van különbség köztük. Az egyenértékű dózis meghatározásakornem csak a sugárzás mennyiségét, hanem egyéb tulajdonságait is figyelembe kell venni, mint például a hullámhossz, az amplitúdó, és azt, hogy mely részecskék képviselik azt. Ezért az elnyelt dózis számértékét megszorozzuk a sugárzás minőségi tényezőjével.
Így például, ha minden más dolog egyenlő, az alfa-részecskék elnyelt hatása hússzor erősebb lesz, mint az azonos dózisú gamma-sugárzás. Ezenkívül figyelembe kell venni a szöveti együtthatót, amely megmutatja, hogy a szervek hogyan reagálnak a sugárzásra. Ezért a sugárbiológiában az ekvivalens dózist, a foglalkozás-egészségügyben pedig az effektív dózist használják (a sugárterhelés normalizálására).
Szolárállandó
Van egy elmélet, amely szerint bolygónkon az élet a napsugárzás hatására jelent meg. A csillagok sugárzásának mértékegységei a kalória és a watt osztva egy időegységgel. Ezt azért döntötték el, mert a Nap sugárzásának mértékét a tárgyak által felvett hő mennyisége és annak intenzitása határozza meg. A teljes kibocsátott energiamennyiségnek csak a fél milliomod része éri el a Földet.
A csillagok sugárzása fénysebességgel terjed az űrben, és sugarak formájában jut be a légkörünkbe. Ennek a sugárzásnak a spektruma meglehetősen széles - a "fehér zajtól", azaz a rádióhullámoktól a röntgensugarakig. A részecskék, amelyek szintén kijönnek a sugárzással, protonok, de néha elektronok is lehetnek (ha nagy volt az energiafelszabadulás).
A Naptól kapott sugárzás minden élő folyamat hajtóerejebolygó. A kapott energia mennyisége az évszaktól, a csillag horizont feletti helyzetétől és a légkör átlátszóságától függ.
A sugárzás hatása az élőlényekre
Ha azonos jellemzőkkel rendelkező élő szöveteket különböző típusú sugárzással (azonos dózissal és intenzitással) sugároznak be, az eredmények eltérőek lesznek. Ezért a következmények meghatározásához nem elegendő csak az elnyelt vagy expozíciós dózis, mint az élettelen tárgyak esetében. A behatoló sugárzás mértékegységei jelennek meg a helyszínen, mint például a sievert rems és a szürke, amelyek a sugárzás egyenértékű dózisát jelzik.
Ekvivalens az élő szövet által elnyelt dózis és egy feltételes (táblázati) együttható szorzata, amely figyelembe veszi, hogy az adott típusú sugárzás mennyire veszélyes. A leggyakrabban használt mérték a sievert. Egy sievert száz remnek felel meg. Minél nagyobb az együttható, annál veszélyesebb a sugárzás, ill. Tehát a fotonoknál ez egy, a neutronoknál és az alfa részecskéknél pedig húsz.
Az oroszországi és más FÁK-országokban a csernobili atomerőműben történt baleset óta különös figyelmet fordítottak az emberek sugárterhelésének mértékére. A természetes sugárforrásokból származó egyenértékű dózis nem haladhatja meg az évi öt millisievert.
A radionuklidok hatása élettelen tárgyakra
A radioaktív részecskék energiatöltést hordoznak, amelyet átadnak az anyagnak, amikor ütköznek vele. És minél több részecske érintkezik útjuk soránegy bizonyos mennyiségű anyag, annál több energiát kap. Mennyisége adagokban becsülhető.
- Az elnyelt dózis az a radioaktív sugárzás mennyisége, amelyet egy anyagegység kapott. Szürkében van mérve. Ez az érték nem veszi figyelembe azt a tényt, hogy a különböző típusú sugárzások anyagra gyakorolt hatása eltérő.
- Expozíciós dózis - az elnyelt dózis, de figyelembe véve az anyag ionizációs fokát a különböző radioaktív részecskék hatásaiból. Ezt coulomb per kilogrammban vagy röntgenben mérik.
