Все виды излучения: Виды ионизирующего излучения — все самое интересное на ПостНауке

Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.

Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.

Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.

Ультрафиолетовое излучение

С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный.

Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.

Рентгеновское излучение

Формальной границы между жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением нет. К ее определению есть два основных подхода: с одной стороны, к рентгену принято относить излучение, способное вызывать возбуждение атомных ядер — подобно тому, как видимое и инфракрасное излучение возбуждает электронные оболочки атомов и молекул. В этом случае даже жесткий вакуумный ультрафиолет в некоторых случаях может быть отнесен к рентгену. В другом подходе рентгеном считают излучение с длиной волны меньше характерного размера атомов (0,1 

Мягкое рентгеновское излучение еще может отражаться от полированного металла, но только при скользящем падении — под углом менее 1 градуса. Более жесткое излучение приходится концентрировать иными способами. Для задания направления используют узкие трубки, отсекающие кванты, приходящие сбоку, а приемником служит сцинтиллятор, в котором рентгеновские кванты ионизируют атомы, а те, вновь объединяясь с электронами, испускают видимое или ультрафиолетовое излучение, которое регистрируют при помощи фотоэлектронных умножителей. По сути, в телескопах жесткого рентгеновского диапазона ведется подсчет отдельных квантов излучения и уже потом при помощи компьютера формируется изображение.

От рентгена к гамма

Граница, на которой рентгеновский диапазон сменяется гамма-излучением, также условна. Обычно ее связывают с энергией квантов, которые испускаются при ядерных реакциях (или наоборот, могут их вызывать). Другой подход связан с тем, что тепловое излучение не принято относить к гамма-диапазону, как бы ни была высока его энергия. Во Вселенной наблюдаются относительно стабильные макроскопические объекты, разогретые до десятков миллионов градусов — это центральные участки аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр. А вот объекты с температурой в миллиарды градусов — например, ядра массивных красных гигантов — практически всегда укрыты непрозрачной оболочкой. Впрочем, нередко даже излучение в их недрах называют не мягким гамма-излучением, а сверхжестким рентгеном. Устойчивых образований с температурой выше десятков миллиардов градусов в современной Вселенной неизвестно. Это дает основание считать, что гамма-излучение всегда генерируется нетепловым путем. Основным механизмом является излучение при столкновении заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей мощными электромагнитными полями, например, у нейтронных звезд.

Гамма-излучение

Деление гамма-излучения на поддиапазоны носит еще более условный характер. К сверхвысоким энергиям относят гамма-кванты, генерация которых выходит за пределы возможностей современных технологий. Все источники такого излучения связаны исключительно с космосом. Но поскольку технологиям свойственно развиваться, это определение нельзя назвать четким.

Атмосфера защищает нас и от гамма-излучения. В мягком и жестком поддиапазонах она полностью его поглощает. Кванты диапазона сверхвысоких энергий, сталкиваясь с ядрами атомов в атмосфере, порождают каскады частиц, энергия которых постепенно снижается и рассеивается. Однако первые эшелоны частиц в них движутся быстрее скорости света

Еще более энергичные кванты — ультравысоких энергий — порождают настолько мощные каскады частиц, что они пробивают атмосферу насквозь и достигают поверхности Земли. Их называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ) и регистрируют сцинтилляционными датчиками. Частицы ШАЛ наряду с естественной радиоактивностью земных пород могут повреждать биологические молекулы, в частности ДНК, и вызывать мутации в живых организмах. Тем самым они вносят свой вклад в эволюцию жизни на Земле. Но если бы их интенсивность была заметно выше, это могло бы стать серьезным препятствием для жизни. К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 10

Инфракрасное излучение

Отправляясь от видимого света в длинноволновую сторону спектра, мы попадаем в диапазон инфракрасного излучения. Ближнее ИК-излучение физически ничем не отличается от видимого света, за исключением того, что не воспринимается сетчаткой глаза. Его можно регистрировать теми же приборами, в частности, телескопами, что и видимый свет. Человек также ощущает инфракрасное излучение кожей — как тепло. Именно благодаря инфракрасному излучению нам тепло сидеть у костра. Большую часть энергии горения уносит вверх восходящий поток воздуха, на котором мы кипятим воду в котелке, а инфракрасное (и видимое) излучение испускается в стороны молекулами газов, продуктов сгорания и раскаленными частицами угля.

С ростом длины волны атмосфера теряет прозрачность для инфракрасного излучения. Это связано с так называемыми колебательно-вращательными полосами поглощения молекул атмосферных газов. Будучи квантовыми объектами, молекулы не могут вращаться или колебаться произвольным образом, как грузы на пружинке. У каждой молекулы есть свой набор энергий (и, соответственно, частот излучения), которые они могут запасать в форме колебательных и вращательных движений. Однако даже у не самых сложных молекул воздуха набор этих частот столь обширен, что фактически атмосфера поглощает всё излучение в некоторых участках инфракрасного спектра — это так называемые инфракрасные полосы поглощения. Они перемежаются небольшими участками, в которых космическое ИК-излучение достигает поверхности Земли — это так называемые окна прозрачности, которых насчитывается около десятка. Их существование представлено на плакате разрозненными голубыми стрелками в инфракрасном диапазоне. Интересно отметить, что поглощение ИК-излучения почти полностью происходит в нижних слоях атмосферы из-за повышения плотности воздуха у поверхности Земли. Это позволяет вести наблюдения почти во всем инфракрасном диапазоне с аэростатов и высотных самолетов, которые поднимаются в стратосферу.

Деление инфракрасного излучения на поддиапазоны также весьма условно. Граница между ближним и средним инфракрасным излучением проводится примерно в районе абсолютной температуры 300 К, которая характерна для предметов на земной поверхности. Поэтому все они, включая приборы, являются мощными источниками инфракрасного излучения. Чтобы в таких условиях выделить излучение космического источника, аппаратуру приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, и выносить за пределы атмосферы, которая сама интенсивно светит в среднем ИК-диапазоне — именно за счет этого излучения Земля рассеивает в космос энергию, постоянно поступающую от Солнца. Основной тип приемника излучения в этом диапазоне — болометр, то есть, попросту говоря, маленькое черное тело, поглощающее излучение, соединенное со сверхточным термометром.

Дальний инфракрасный диапазон — один из наиболее сложных, как для генерации, так и для регистрации излучения. В последнее время благодаря разработке особых материалов и сверхбыстродействующей электроники с ним научились достаточно эффективно работать. В технике его часто называют терагерцевым излучением. Сейчас активно идет разработка бесконтактных сканеров для определения химического состава объектов на основе генераторов терагерцевого излучения. Они смогут выявлять пластиковую взрывчатку и наркотики на контрольных пунктах в аэропортах.

В астрономии этот диапазон чаще называют субмиллиметровым излучением. Он интересен тем, что в нем (а также в соседнем с ним микроволновом диапазоне) наблюдается реликтовое излучение Вселенной. До уровня моря субмиллиметровое излучение не доходит, но поглощается оно в основном в самых нижних слоях атмосферы. Поэтому в горах Чили и Мексики на высоте около 5 тысяч метров над уровнем моря сейчас строятся крупные субмиллиметровые телескопы — в Мексике 50-метровый, а в Чили массив из 64 телескопов диаметром 12 метров.

Микроволны и радиоволны

К инфракрасному диапазону примыкает радиоизлучение, которое охватывает весь длинноволновый край электромагнитного спектра. Энергия квантов в радиодиапазоне очень мала. Ее обычно не хватает для существенных изменений в структуре атомов и молекул, но хватает, чтобы взаимодействовать с вращательными уровнями молекул, например, воды. Энергии радиоволн также достаточно для того, чтобы воздействовать на свободные электроны, например, в проводниках. Колебания электромагнитного поля радиоволны вызывают синхронные колебания электронов в антенне, то есть переменный электрический ток.

При высокой интенсивности микроволнового излучения этот ток может вызывать значительный нагрев вещества. Это свойство используется для разогрева продуктов, содержащих воду, в микроволновых печах. Микроволновое излучение также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Оно является самым коротковолновым поддиапазоном радиоизлучения с длиной волны от 1 мм до 30 см. СВЧ-излучение проникает в толщу продуктов на глубину до нескольких сантиметров, что обеспечивает прогрев по всему объему, а не только с поверхности, как в случае обработки инфракрасным излучением на гриле. В микроволновом диапазоне также работают все системы сотовых телефонов и локальной радиосвязи, например, протоколы Bluetooth и WiFi, используемые беспроводными электронными устройствами.

Чем больше длина радиоволны, тем меньшую энергию она несет и тем труднее ее зарегистрировать. Для приема антенну, в которой под действием радиоволны возникают электрические колебания, подключают к электрическому контуру. При попадании в резонанс с его собственной частотой колебания усиливаются и их можно зарегистрировать. Чтобы поймать радиоволны, идущие из космоса, применяют зеркала-антенны параболической формы, которые собирают радиоизлучение всей своей площадью и концентрируют его на небольшой антенне. Тем самым повышается чувствительность инструмента.

Большая часть микроволнового излучения (начиная с длины волны 3–5 мм) проходит через атмосферу. То же можно сказать про ультракороткие волны (УКВ), на которых вещают местные телевизионные и радиостанции (в т. ч. FM-станции) и ведется космическая радиосвязь. Излучение их передатчиков регистрируется только в пределах прямой видимости антенн. Окно прозрачности атмосферы в радиодиапазоне (голубые стрелки на плакате) заканчивается примерно на длине волны 10–30 метров.

Более длинные радиоволны отражаются от ионосферы Земли. Это не позволяет наблюдать космические радиоисточники на более длинных волнах, но зато обеспечивает возможность глобальной коротковолновой радиосвязи. Радиоволны в диапазоне от 10 до 100 метров могут огибать всю Землю, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли. Правда, их распространение зависит от состояния ионосферы, на которую сильно влияет солнечная активность. Поэтому коротковолновая связь не отличается высоким качеством и надежностью.

Средние и длинные волны также отражаются от ионосферы, но сильнее затухают с расстоянием. Для того чтобы сигнал можно было поймать на расстоянии более тысячи километров, требуются очень мощные передатчики. Сверхдлинные радиоволны, с длиной в сотни и тысячи километров, огибают Землю уже не благодаря ионосфере, а за счет волновых эффектов, которые также позволяют им проникать на некоторую глубину под поверхность океана. Это свойство используется для экстренной связи с боевыми подводными лодками в погруженном состоянии. Другие радиоволны не проходят через морскую воду, которая из-за растворенных в ней солей представляет из себя хороший проводник и поглощает или отражает радиоизлучение.

Никакого теоретического предела для длины радиоволн неизвестно. На практике экспериментально удалось создать и зарегистрировать радиоволну с длиной волны 38 тыс. км (частота 8 Гц).

Далее: Что изображено на плакате

Излучение от смартфонов: насколько это опасно и как себя защитить?

28 февраля 2018

Автор фото, Getty Images

Китайские бренды производят аппараты с самым высоким уровнем излучения

Современные люди проводят огромное количество времени, общаясь по мобильным телефонам, но лишь немногие понимают, как именно они работают и как воздействуют на наш организм.

Насколько вредно излучение, исходящее от вашего мобильного?

Может ли постоянное использование телефона привести к возникновению раковой опухоли?

Можно ли что-нибудь сделать, чтобы защитить себя от вредного воздействия?

В течение многих лет ученые пытаются ответить на эти вопросы, но до сих пор не было опубликовано ни одного убедительного исследования, которое бы поставило точку в этих дебатах.

Что мы точно знаем, так это то, что мобильная связь производит электромагнитные волны в радиочастотном диапазоне, которые относят к неионизирующему излучению.

Эти волны гораздо слабее, чем ионизирующее излучение — вроде рентгеновских лучей, ультрафиолетового и гамма-излучения, способных проникать через ткани организма и наносить вред клеткам, меняя структуру ДНК. Однако полностью воздействие этого типа излучения на человеческий организм до сих пор не изучено.

Мир вокруг нас пронизан всевозможными радиоволнами: ультракороткие волны, на которых работают местные радиостанции, микроволновое излучение, производимое СВЧ-печками, тепловое излучение и видимый свет.

Известно, что неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией, чтобы напрямую причинить вред структуре ДНК на клеточном уровне.

Автор фото, Getty Images

Риск, который представляют сотовые, полностью не изучен

Однако согласно инофрмации, размещенной на сайте Американского онкологического общества (ACS), существуют вполне реалистичные опасенияотносительно того, что сотовые телефоны могут увеличивать риск возникновения опухолей мозга и других видов опухолей в области головы и шеи.

При чрезвычайно высокой интенсивности радиоволны могут нагревать ткани тела. Именно на этом принципе основана работа микроволновых печей.

Несмотря на то, что энергия, излучаемая мобильными телефонами, неизмеримо ниже, и ее недостаточно для того, чтобы повысить температуру в человеческом организме, исследователи из ACS говорят, что ясности в вопросе, причиняют ли они вред здоровью человека, нет, и в качестве меры предосторожности советуют по возможности сократить пользование мобильными.

Телефоны, излучающие больше и меньше всего

Чтобы измерить потнециальные риски для здоровья, которые несет с собой излучение, ученые предложили единицу измерения — удельный коэффициент поглощения (Specific Absorption Rate — SAR) электромагнитной энергии.

Это показатель электромагнитной энергии, которая поглощается в тканях тела человека во время пользования мобильным устройством.

Этот показатель варьируется в зависимости от марки и модели телефона, и производители обязаны сообщать, каков максимальный уровень SAR, излучаемый их товаром.

Эта информация должна быть доступна в интернете или же содержаться в инструкции по пользованию телефоном, однако мало кто из потребителей обращает на нее внимание.

Федеральное ведомство по радиационной защите ФРГ (BfS) создало базу данных, в которых сравниваются новые и старые смартфоны, чтобы посмотреть, какие из них излучают сильнее всего.

На первом месте — с самым высоким уровнем излучения — оказались китайские бренды, такие как OnePlus и Huawei, а также Lumia 630 компании Nokia.

• Nokia Lumia 630 1,51

• Huawei P9 Plus 1,48

• Huawei GX8 1,44

• Huawei Nova Plus 1,41

Getty Images

Также были опробованы телефоны iPhone 7 (на 10-м месте), iPhone 8 (на 12-м) и iPhone 7 Plus (15-е место), как и Sony Experia XZ1 Compact (11-е место), ZTE Axon 7 mini (13-е) и Blackberry DTEK60 (14-е).

К сожалению, не существует каких-либо универсальных рекомендаций на предмет «безопасного» уровня мобильного излучения, однако в Германии, например, действует правительственный орган Der Blaue Engel («Голубой ангел»), который устанавливает экологические стандарты и уже зарекомендовал себя как надежное руководство для потребителя.

Этот орган считает безопасными только те мобильные телефоны, у которых показатель SAR не превышает 0,60 ватт на кг.

Все телефоны, которые попали в их список, имеют уровень SAR, вдвое превышающий этот показатель, а возглавлят список модель OnePlus 5T с показателем в 1,68 ватт/кг.

Меньше всего излучения исходит от таких смартфонов, как Sony Experia M5 (0,14), Samsung Galaxy Note 8 (0,17) и S6 edge+ (0,22), Google Pixel XL (0,25) Samsung Galaxy S8 (0,26) и S7 edge (0,26).

Чтобы проверить уровень излучения вашего телефона, загляните в прилагавшуюся к нему инструкцию или зайдите на вебсайт производителя, или же вы можете посетить сайт Федерального агентства связи США.

Как избежать воздействия излучения?

Автор фото, Getty Images

Избегайте близкого контакта с антенной телефона

Самый мощный радиосигнал — у передающей антенны, которая у современных смартфонов скрыта внутри корпуса.

Волны теряют энергию и слабеют по мере удаления от телефона.

Большинство пользователей во время разговора держат мобильный у уха, однако чем ближе антенна к голове, тем выше ожидаемое воздействие излучаемой энергии, согласно ACS.

Как полагают ученые, ткани, находящиеся ближе всего к корпусу телефона, поглощают больше энергии, чем те, которые располагаются дальше, и есть способы, которые помогут свести к минимуму вредное воздействие:

• Сократите количество времени, которые вы проводите, общаясь по телефону.

• Пользуйтесь динамиками телефона или гарнитурой — таким образом вы сможете держать телефон на удалении от головы.

• Располагайтесь, по возможности, как можно ближе к мачте сотовой связи: мобильные телефоны настраиваются таким образом, чтобы по минимуму затрачивать энергию для получения хорошего сигнала. Чем дальше вы находитесь от мачты (или внутри здания или места, где плохой прием), тем больше энергии потребуется вашему телефону для получения хорошего сигнала.

• Выбирайте аппараты с низким показателем SAR.

Электромагнитное излучение. Виды и применение. Влияние

Электромагнитное излучение представлено одноименными волнами, которые приводятся в возбуждение под воздействием различных объектов излучения в виде молекулярных, атомных и заряженных частиц.

Существует несколько его разновидностей:

• Видимый свет. Это излучение, способное восприниматься человеческим зрением. Волновая длина достаточно короткая и варьируется в пределах 380-780 нанометров.
• Инфракрасное. Представляет собой что-то среднее между световым излучением и волнами радио.
• Радиоволны. Отличаются наибольшей длиной и вмещают в себя все разновидности излучения, волны которых характеризуются длиной от полумиллиметра.
• Ультрафиолетовое. Излучение, приносящее вред живому организму.
• Рентгеновское. Производится электронными частицами и нашло широкое применение в медицине.
• Гамма-излучение. Имеет самую короткую длину волн, представляя высокий уровень опасности для человеческого организма.

Характеристику любой электромагнитной волны составляют три основных параметра:

1. Частота. Выражает количество гребней волны, проходящих в течение одной секунды. Мера измерения -герцы.
2. Поляризация. Описывает колебания электромагнитных волн в поперечном направлении. Поляризованным излучение становится при волновых колебаниях, происходящих в одной плоскости. На практике данное явление можно встретить в кинотеатрах на сеансах 3Д. Посредством поляризации в 3Д-очках происходит разделение картинки.
3. Длина. Представляет собой расстояние, соединяющее точки электромагнитного излучения, которые колеблются в пределах одной фазы.

Распространение электромагнитного излучения возможно в любой среде, начиная плотным веществом и заканчивая вакуумом. При этом скорость распространения волны в вакуумном пространстве достигает 300 тысяч км в секунду. К примеру звуковые волны, в вакууме не распространяются.

Электромагнитное излучение имеет энергию, основной характеристикой которой является ее напряженность. Существует постоянное и переменное поле электромагнитных волн.

Первое — характеризуется напряженностью, которая обуславливается силой, оказывающей каталитическое действие на токовый проводник. В качестве единицы напряжения выступает ампер. Переменная разновидность совмещает в себе магнитную и электрическую разновидности магнитных полей, которые расширяются в пространстве в виде волн.

Область распространения включает в себя три зоны:

• Ближнюю – индукционную.
• Промежуточную – интерференционную.
• Дальнюю — волновую.

Известно, что для электромагнитных волн характерны определенные свойства, о которых впервые заговорил Максвелл. Эти свойства обуславливаются различиями и зависимостью от параметра длины. Именно в соответствии с этими параметрами волны электромагнитных полей подразделяются на диапазоны, которые, в свою очередь, имеют достаточно условную шкалу, поскольку расположенные рядом частоты накладывают свои свойства друг на друга.

К таковым — относятся:

• Высокая проникающая способность.
• Быстрая скорость растворения в веществе.
• Негативное и благотворное влияние на человека.

Свое широкое применение электромагнитное излучение получило только в конце 19-го века, когда активно развивалась радиосвязь, посредством которой стало возможно общение на далеком расстоянии.

В качестве главных электромагнитных источников выступают крупные объекты промышленного масштаба, а также различные электрические линии передач. Помимо этого, рассматриваемый вид излучения получил активное применение в военной сфере. Там они представлены радарами и другими электрическими приборами, имеющих сложное устройство.

В медицинской области для лечения разнообразных болезней применяется инфракрасное излучение. Кроме этого:

• Посредством рентгеновского обследования становится возможным выявление внутренних повреждений в человеческом организме.
• Лазер позволяет проводить операции, которые требуют ювелирной точности и т.п.

Однако, несмотря на перечисленную выше пользу, электромагнитное излучение может спровоцировать возникновение ряда негативных признаков:

• Повышенную усталость.
• Боли в голове.
• Тошнотные позывы и т.п.

Повышенное воздействие определенных видов электромагнитных волн способно привести к повреждениям органов, расположенных внутри, и мозговой центральной нервной системы, что впоследствии чревато психическими расстройствами.

Во избежание столь отрицательных влияний существуют определенные стандарты, которые регулируют безопасность электромагнитного воздействия. Так, для каждого из видов электромагнитного излучения разработаны конкретные документы регулирующего характера в виде гигиенических норм и радиационных стандартов.

Электромагнитное излучение влияет на человеческий организм и остается до конца неизученным, по причине чего рекомендуется свести к минимуму его воздействие.

Главным преимуществом ЭМИ является его активное применение в медицинской сфере. Посредством рентгеновского и инфракрасного излучений становится возможным обследование внутренних органов с последующим выявлением возможных заболеваний.

К недостатку же электромагнитного излучения следует отнести негативное воздействие на организм человека в случаях, когда это влияние превышает нормы. По возможности его необходимо избегать. Более того, известен накопительный эффект биологического влияния излучения: чем он длительней, тем более негативнее последствия.

Многолетнее воздействие способно привести к:

• Серьезным сбоям в гормональной системе.
• Злокачественным заболеваниям.
• Болезням крови и т.п.

Простым обывателям может быть непонятна схожесть между разными, на первый взгляд, объектами электромагнитного излучения, к примеру:

• Трубка рентгена.
• Печка, от которой исходит тепло.
• Фотопленка.
• Радиоприемник.
• Антенна телевизора.

Первые объекты — электромагнитные источники, вторые — представлены приемниками. Также отличается и влияние определенных видов излучения на живой организм, к примеру:

• Рентген и излучение гамма-частицами провоцируют повреждение тканевых структур и внутренних органов.
• Видимый свет при определенных условиях может негативно повлиять на зрение.
• Инфракрасные лучи могут оказывать чрезмерный нагрев на организм.
• При этом радиоволны практически никак не ощущаются.

Однако перечисленные выше отличия выступают различными аспектами одного явления. Электромагнитное излучение обладает волнами, которые имеют схожую распространительную скорость в пространстве. При этом количество колебаний в течение временной единицы может измеряться в широких диапазонных значениях. Окружающее нас пространство насыщено электромагнитным излучением, которое связано не только с радиоволнами, но и с окружающими телами.

Похожие темы:

Солнечные лучи — Плюсы и минусы

Солнечный свет включает в себя три вида излучения:

• ультрафиолетовое (УФ),
• видимый спектр,
• инфракрасное (ИК).

УФ – та часть солнечного излучения, которая придает коже приятный коричневый оттенок и способствует выработке в организме витамина Д, необходимого для костей. Этот витамин также участвует в регуляции деления клеток и даже в некоторой мере предотвращает развитие рака толстой кишки и желудка. Под действием солнечных лучей вырабатываются так называемые «гормоны удовольствия», эндорфины.
 

Организм человека умеет защищаться от вредоносных соединений, вырабатываемых под воздействием солнечных лучей. Повреждения ДНК быстро восстанавливаются благодаря особой системе, контролирующей ее целостность. А если все-таки произошло изменение в клетке, она распознается иммунной системой как чужеродная и уничтожается. К сожалению, иногда организм не справляется с этими повреждениями, тем более что УФ подавляет активность иммунной системы. Именно поэтому, приехав из теплых стран, человек нередко простывает.

УФ разделяется на три спектра в зависимости от длины волны. Каждый спектр имеет свои особенности воздействия на организм человека.

• Спектр С имеет длину волны от 100 до 280 нм. Это самый активный диапазон, лучи легко проникают через кожные покровы и вызывают разрушительное действие на клетки организма. К счастью, такие лучи практически не доходят до поверхности Земли, а поглощаются озоновым слоем атмосферы.
• Спектр Б (УФБ) имеет длину волны 280-320 нм и составляет около 20% от всего УФ-излучения, попадающего на поверхность Земли. Эти лучи дают покраснение на коже во время пребывания на солнце. Они быстро вызывают образование активных соединений в коже человека, воздействуя на ДНК и вызывая нарушение ее структуры.
• Спектр А, длина волны которого 320-400 нм, составляет почти 80% УФ-излучения, попадающего на кожу человека. Благодаря большей длине волны, эти лучи обладают в 1000 раз меньшей энергией, чем УФБ, поэтому почти не вызывают солнечных ожогов. Они значительно меньше способствуют выработке биологически активных веществ, способных оказать влияние на ДНК. Однако эти лучи проникают глубже, чем УФБ, а вырабатываемые ими вредные вещества остаются в коже значительно дольше.

Почему дерматологи так настоятельно рекомендуют беречься от солнца?

Загар – это в первую очередь повреждение кожи.

Повреждающее действие солнца постепенно накапливается в организме, и может дать о себе знать многие годы спустя в виде рака кожи.

Родители, пожалуйста, обратите внимание: если ребенок получил солнечный ожог, после которого образовались пузыри, особенно если это случилось не один раз, опасность развития меланомы в будущем увеличивается в несколько раз!

Люди по-разному защищены от вредного воздействия солнечных лучей. Люди со смуглой кожей имеют более сильную защиту, а люди с рыжими волосами или блондины с голубыми глазами больше других подвержены повреждающему воздействию солнечных лучей.

УФ иногда может способствовать развитию зудящих высыпаний. При солнечной крапивнице зудящие высыпания, напоминающие ожог крапивой, развиваются в период от 30 минут до двух часов после облучения. Полиморфная световая сыпь – через 1-2 дня. Это заболевание тоже проявляется зудящими высыпаниями на месте облучения, но проходят они медленнее, чем солнечная крапивница, и выглядят по-другому. Есть и другие заболевания, для которых УФ является стимулом к развитию. Например, красная волчанка, розацеа, пеллагра (недостаток витамина В3), и другие.

Многие лекарства, принятые внутрь, могут привести к высыпаниям на коже под воздействием солнечных лучей. Есть некоторые травы, которые после контакта с кожей на солнце вызывают сильное покраснение и образование пузырей. Прежде всего, это растения из семейства зонтичных, среди которых самое сильное – борщевик. Кроме того, такой дерматит могут вызвать сельдерей, петрушка, лайм, пастернак и другие.

Как защититься от вредного воздействия солнца, и в то же время получить пользу и удовольствие от него?

Ответ прост: необходимо использовать солнцезащитный крем. Совсем не обязательно брать крем с максимальной защитой (SPF 50+). Препарат, имеющийSPF 15, уже на 80% защищает от солнечных лучей. А это значит, что часть УФБ достигнет кожи и окажет свое положительное влияние. Для того, чтобы защитные кремы от солнца были эффективны, рекомендуется их наносить за 20 минут до солнечной ванны, и возобновлять их нанесение согласно рекомендациям, обычно каждые 2 часа. Но будьте осторожны, использование этих препаратов вовсе не означает, что можно находиться под солнцем бесконечно долго. Именно эта ошибка в свое время привела к резкому увеличению заболеваемости меланомой – из-за отсутствия явных солнечных ожогов благодаря защитному крему, некоторые загорали слишком долго.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы организм выработал нужное ему количество витамина Д, достаточно 10-15 минут в день «показывать солнцу» лицо и кисти рук.

Специалисты Клиники дерматовенерологии иаллергологии – иммунологии ЕМС с радостью дадут подробные рекомендации по защите от солнца Вам и всей вашей семье.

Будьте здоровы!

ЛЕКЦИЯ 10. Источники радиоактивного излучение, воздействие на человека

Ионизирующее излучение (ionizing radiation) – это поток элементарных частиц или квантов электромагнитного излучения, который создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе, и прохождение которого через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды.

Ионизацию среды могут производить только заряженные частицы — электроны, протоны и другие элементарные частицы и ядра химических элементов. Процесс ионизации заключается в том, что заряженная частица, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов, при своем движении в среде взаимодействует с электрическим полем атомов и теряет часть своей энергии на выбивание электронов с электронных оболочек атомов. Нейтральные частицы и электромагнитное излучение не производят ионизацию, но ионизируют среду косвенно, через различные процессы передачи своей энергии среде с порождением вторичного излучения в виде заряженных частиц (электронов, протонов), которые и производят ионизацию среды.

Ионизирующие излучения разделяют на фотонные и корпускулярные.

Фотонное ионизирующее излучение — это все виды электромагнитного излучения, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, электронов атомов или аннигиляции частиц — ультрафиолетовое и характеристическое рентгеновское излучение, излучения, возникающие при радиоактивном распаде и других ядерных реакциях и при торможении заряженных частиц в электрическом или магнитном поле.

Корпускулярное ионизирующее излучение — потоки альфa- и бета-частиц, протонов, ускоренных ионов и электронов, нейтронов и др. Корпускулярное излучение потока заряженных частиц относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Корпускулярное излучение потока незаряженных частиц называют косвенно ионизирующим излучением.

Источник ионизирующего излучения (ionizing radiation source) — объект, содержащий радиоактивный материал (радионуклид), или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать ионизирующее излучение. Предназначен для получения (генерации, индуцирования) потока ионизирующих частиц с определенными свойствами.

Источники излучений применяются в таких приборах, как медицинские гамма- терапевтические аппараты, гамма-дефектоскопы, плотномеры, толщиномеры, нейтрализаторы статического электричества, радиоизотопные релейные приборы, измерители зольности угля, сигнализаторы обледенения, дозиметрическая аппаратура со встроенными источниками и т.п.

По физической основе генерации излучения разделяют радионуклидные источники на основе естественных и искусственных радиоактивных изотопов, и физико-технические источники (нейтронные и рентгеновские трубки, ускорители заряженных частиц и пр. ).

Для радионуклидных источников различают открытые и закрытые источники излучения.

Открытый источник ионизирующего излучения (unsealed source) — при использовании которого возможно поступление содержащихся в нём радиоактивных веществ в окружающую среду.

Закрытый источник ионизирующего излучения (sealed source) — в котором радиоактивный материал заключён в оболочку (ампула или защитное покрытие), предотвращающую контакт персонала с радиоактивным материалом и его поступление в окружающую среду свыше допустимых уровней в условиях применения и износа, на которые он рассчитан.

По видам излучения выделяют источники гамма-излучения, источники заряженных частиц и источники нейтронов. Для радионуклидных источников такое разделение не является абсолютным, т.к. при ядерных реакциях, индуцирующих излучение, основной вид излучения источника может сопровождаться существенным вкладом сопутствующих видов излучения.

По назначению выделяют калибровочные (образцовые),контрольные (рабочие) и промышленные (технологические) источники.

Промышленные источники излучения применяют в различныхпроизводственных процессах и установках производственного назначения (ядерные методы каротажа, бесконтактные методы контроля технологических процессов, методы анализа вещества, дефектоскопия и т.п.).

Контрольные источники используются для проверки и настройки ядерно-физических приборов и установок (спектрометров, радиометров, дозиметров и пр.) путем контроля за стабильностью и повторяемостью показаний приборов в определенной геометрии положения источника относительно детектора излучения.

Калибровочные источники используются при калибровке и метрологической поверке ядерно-физической аппаратуры.

Материалы к лекции можно скачать здесь.

Дополнительные материалы к лекции:

Курс лекций профессора И.Н. Бекмана «Источники ионизирующего излучения»

Радиация бывает разной. Откуда она берется и нужно ли пить алкоголь после флюорографии?

Радиация бывает разная

Радиацией ученые называют разные вещи, среди которых та самая, рукотворная и смертоносная, не столь уж заметна. В широком смысле радиация — это любое излучение, включая почти безобидный солнечный свет. Например, метеорологи употребляют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, которое получает поверхность нашей планеты.

Часто радиацию отождествляют с ионизирующим излучением, то есть лучами или частицами, способными оторвать от атомов и молекул электроны. Именно ионизирующее излучение повреждает живые клетки, вызывает поломки ДНК. Это та самая радиация, но она далеко не всегда рукотворна.

Если излучение не ионизирующее, оно все равно может быть вредным. Как гласит поговорка астрономов, посмотреть на Солнце в телескоп без фильтра можно всего два раза: правым и левым глазом. Тепловое излучение вызывает ожоги, а пагубный эффект СВЧ известен всем, кто неправильно рассчитывал время пребывания еды в микроволновке.

Ионизирующее излучение — тоже

Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитные волны), бета-частицы (электроны и их античастицы, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и просто осколки ядер, летящие с огромной скоростью, достаточной для ионизации вещества.

Некоторые виды радиации (далее в тексте она будет синонимом «ионизирующего излучения») — альфа-частицы, к примеру — задерживает фольга или даже бумага. Другие, нейтроны, поглощаются веществами, богатыми атомами водорода: водой или парафином. А для защиты от гамма-лучей и рентгена оптимален свинец. Поэтому ядерные реакторы защищают многослойной оболочкой, которая рассчитана на разные виды излучения.

Источников радиации много

Большая часть ионизирующего излучения возникает при распаде ядер нестабильных (радиоактивных) атомов. Второй источник — реакции уже не распада, а слияния атомов, термоядерные. Они идут в недрах звезд, включая Солнце. За пределами атмосферы Земли и ее магнитного поля солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но также рентгеновские лучи, жесткий ультрафиолет и разогнанные до внушительной скорости протоны.

На эту тему

Протоны наиболее опасны для оказавшихся в дальнем космосе. В год повышенной солнечной активности попадание под пучок протонов даст смертельную дозу облучения за считаные минуты. Это примерно соответствует фону вблизи разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.

Рентгеновские лучи возникают при движении электронов с ускорением, поэтому их, в отличие от всего остального, можно включить и выключить, направив пучок электронов на металлическую пластинку или заставив тот же пучок колебаться в электромагнитном поле.

Земля и даже бананы радиоактивны

Наша планета тоже радиоактивна. Горные породы, включая гранит и уголь, содержат уран, торий и испускают газ радон (если дом построен на скальных породах и плохо проветривается, то из-за радона у жителей повышается риск заболеть раком легких). Часть вреда от курения связана с полонием-210 в табачном дыме, крайне активным и потому опасным изотопом. Да что там табак — если съесть обычный банан, то каждую секунду в организме будет проходить 15 реакций распада калия-40.

Впрочем, есть бананы не опасно, а уран в граните, радон в воздухе, калий и радиоуглерод в еде, космические лучи — все это составляющие естественного радиационного фона. Природа нашла, как в нем существовать, и та же ДНК имеет мощнейшие механизмы починки.  

Народные средства не помогают от радиации

Известны народные средства, которые якобы помогают «вывести радиацию из организма»: йод и алкоголь. На самом деле йод применяют только в одном случае: когда произошел выброс йода-131, короткоживущего изотопа, который вырабатывается в ядерных реакторах. Препараты с обычным йодом замедляют усвоение радиоактивного. А людям с неправильно работающей щитовидной железой избыток йода может навредить.

Что же касается алкоголя, то достаточно сказать, что в найденных нами протоколах профилактики лучевых поражений он не упоминается вовсе. Да, если послушать армейские байки, спирт работает как лекарство вообще от всего, но в армейских байках иногда и крокодилы летают. Не стоит смешивать фольклористику с биохимией и радиобиологией. Препараты, которые способствуют выводу радионуклидов, существуют, но у них столько побочных эффектов и ограничений, что мы про них специально не будем говорить.

На источник излучения изредка можно наткнуться

Возможно, эти мифы живучи потому, что облучиться можно не только рядом со сломавшимся ядерным реактором или в кабинете врача. Источники излучения иногда забывали в списанных приборах для поиска скрытых дефектов, были зафиксированы случаи потери медицинских источников, а несколько лет назад школьник из Москвы купил на радиорынке рентгеновскую трубку, подключил ее дома и заработал лучевой ожог руки. В Южной Америке случилась еще более вопиющая история. В больнице был потерян светящийся радиоактивный порошок, который местные дети нашли и использовали в качестве грима. Вечеринка закончилась грустно.

Чтобы такого избежать, нужно просто не тащить в дом неизвестные предметы и не разбирать их на части. В конце концов, что такого необходимого для хозяйства можно найти в подвале больницы? А если вы считаете себя опытным исследователем заброшенных пространств, то наверняка слышали, что приличный сталкер оставляет после себя объект в том же виде, в котором застал.

Микроволновки и смартфоны не вредят

Микроволновые печи и смартфоны — источники не той радиации. Энергии микроволн недостаточно для того, чтобы оторвать электроны от ядер атомов. Медики и биологи спорят о том, как СВЧ-излучение в малых дозах может влиять на человеческий организм, но пока результаты скорее обнадеживающие: сопоставление целого ряда разных масштабных исследований указывает на то, что связи между телефонами и злокачественными опухолями нет.

На эту тему

Еще осталось поверье о старых мониторах с электронно-лучевыми трубками (не плоских, как сейчас, а выпуклых). Такие мониторы действительно испускали рентгеновские лучи, но стекло блокировало их достаточно, чтобы человек оставался в безопасности. Другое поверье гласило, что от радиации защищает кактус. Но даже если допустить, что экран и вправду испускает ионизирующее излучение, как кактус, который даже не закрывает дисплей целиком, способен помочь?

Гипотетически пострадать мог кот, улегшись сверху: излучение выходило преимущественно сзади, а не через экран. Если вы не кот и у вас не было привычки греться на мониторе, то лучами от компьютерного дисплея можно было пренебречь. Кстати, считается, что животные могут чувствовать радиацию. Это не совсем так. Ионизирующее излучение при достаточной мощности расщепляет молекулы кислорода в воздухе. В результате появляется специфический запах озона. Некоторые животные с очень чувствительным обонянием могут уловить этот запах, но не саму радиацию.

Радиация ломает технику

Радиация вредна не только для людей и животных. Микросхемы на аппаратах в межпланетном пространстве, где много космических лучей, приходится специально адаптировать для работы в условиях повышенного радиационного фона. Именно из-за этого производительность процессора, скажем, на марсоходе или юпитерианском зонде Juno весьма скромна по земным меркам: за устойчивость к облучению конструкторы расплачиваются габаритами и скоростью работы.

Алексей Тимошенко

Какие бывают типы излучения?

AB Наука о знаниях и возможности трудоустройства 8, 9 (пересмотрено в 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

AB Физика 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитное излучение

AB Физика 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

AB Наука 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

AB Наука 7-8-9 (2003 г. , обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

до н.э Естественные науки 8 класс (июнь 2016 г.) 8 Большая идея: энергия может передаваться как частица, так и волна.

МБ Естественные науки 8 класс (2000) 8 Кластер 2: Оптика

МБ Старший 3-й физик (2003 г.) 11 Тема 2: Природа света

МБ Старший 4-й по физике (2005) 12 Тема 4: Медицинская физика

NB Физика 11 (2003) 11 Волны

NB Естественные науки 8 класс (2002) 8 Оптика

NL Физика 3204 (2019) 12 Раздел 4: Введение в квантовую физику

NS Структура результатов обучения: естественные науки 8 класс (2014 г.) 8 Физические науки: оптика

NS Физика 12 (2002) 12 Радиация

NS Физика 12 (2002) 12 Волны и современная физика

NT Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 8 (Альберта, редакция 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

NT Физика 30 (Альберта, 2007 г. , обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитное излучение

NT Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

NT Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

NT Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НУ Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 8 (Альберта, редакция 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НУ Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

НУ Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

НУ Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НА Науки о Земле и космосе, 12 класс, Университет (SES4U) 12 Строка C: Планетарная наука (Наука о Солнечной системе)

НА Экология, 11 класс, рабочее место (SVN3E) 11 Направление C: Здоровье человека и окружающая среда

НА Физика, 12 класс, Университет (СПх5У) 12 Strand E: Волновая природа света

НА Естественные науки, академический класс 10 (SNC2D) 10 Strand E: свет и геометрическая оптика

НА Прикладная наука 10 класс (SNC2P) (2008) 10 Strand E: свет и применение оптики

PE Естественные науки 8 класс (в редакции 2016 г. ) 8 Блок 3: Оптика

PE Естественные науки 9 класс (2018) 9 Блок 4: Исследование космоса

КК Прикладная наука и технологии Раздел III Материальный мир

КК Экологическая наука и технологии Раздел IV Материальный мир

КК Наука и технология Раздел III Материальный мир

КК Наука и окружающая среда Раздел IV Материальный мир

SK Физические науки 20 (2016) 11 Свойства волн

SK Физика 30 (2017) 12 Современная физика

SK Естественные науки 8 класс (2009 г.) 8 Физические науки — оптика и зрение (OP)

YT Science Grade 8 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.) 8 Большая идея: энергия может передаваться как частица, так и волна.

Виды излучения

Использование радиации дает много преимуществ для общества, но что такое радиация? Термин «излучение» охватывает множество вещей, но не все они одинаковы. Когда кто-то упоминает слово «радиация», мы можем подумать о большом грибовидном облаке от взрыва ядерного оружия, о микроволновых печах в нашей микроволновой печи, о том, как работают наши сотовые телефоны, о том, как загорать в солярии, о рентгене грудной клетки или о ядерном электростанции. В широкой категории излучения широкое определение включает в себя все это и многое другое.

Нам нужно сузить это широкое определение радиации, чтобы поговорить о типе радиации, который находится в центре внимания информации на этом сайте. Излучение — это энергия в форме волн (лучей) или частиц. Радиационные волны обычно невидимы, не имеют веса или запаха и не имеют положительного или отрицательного заряда. Радиоактивные частицы также невидимы, но они имеют вес (поэтому их называют частицами) и могут иметь положительный или отрицательный заряд. Некоторые радиационные волны можно увидеть и почувствовать (например, свет или тепло), тогда как другие (например, рентгеновские лучи) можно обнаружить только с помощью специальных приборов.

Рентгеновские лучи, гамма-лучи, альфа-частицы и бета-частицы представляют собой ионизирующее излучение. Ионизирующее излучение обладает большой энергией, которая дает ему возможность вызывать изменения в атомах — процесс, называемый ионизацией. Радио и телевизионные сигналы, микроволны и лазерное излучение относятся к неионизирующим видам излучения. Неионизирующее излучение имеет меньшую энергию, чем ионизирующее излучение. Когда неионизирующее излучение взаимодействует с атомами, оно не вызывает ионизацию (следовательно, неионизирующую или неионизирующую). Важно понимать, что такое ионизирующее излучение, а что нет, чтобы лучше понять возможные последствия для здоровья.Хотя основное внимание на этом веб-сайте уделяется ионизирующему излучению, мы включили краткий раздел, посвященный источники неионизирующего излучения, чтобы помочь узнать, что они собой представляют, чтобы мы не путали их с источники ионизирующего излучения.

видов излучения | S-cool, сайт доработки

Радиоактивные частицы могут испускать три основных типа излучения. Они называются альфа, бета, и гамма . Все три типа излучения исходят от ядра атома.Все три типа излучения вызывают ионизацию, но ведут себя немного по-разному из-за того, как они устроены.

Вид излучения	Греческий символ	Что это?	Заряд
Альфа	α	Частица — Ядро гелия с высокой энергией , содержащее 2 протона и 2 нейтрона.	Положительный 2+
Бета	β	Частица — высокоэнергетический электрон, выпущенный изнутри ядра. У него ничтожная масса. Когда образуется бета-частица, нейтрон в ядре делится на протон и электрон. Бета-частица — это электрон, который с высокой скоростью отталкивается от ядра.	Отрицательный 1-
Гамма	γ	Волна — из высокочастотного диапазона электромагнитного спектра. Волны не имеют массы.	Бесплатно

На приведенной ниже диаграмме показано проникновение альфа-, бета- и гамма-лучей.

В таблице ниже объясняется, почему разные типы излучения поглощаются разными вещами:

Бета	Это мелкие частицы с отрицательным зарядом. Они могут довольно легко ионизироваться, поэтому могут проходить только через тонкие материалы, прежде чем они будут поглощены.
Гамма	Это волна, которая несет огромное количество энергии, но волны не так хорошо ионизируют атомы, как частицы. Поэтому их действительно трудно поглотить, и они могут проходить даже через тонкий свинец и толстый бетон.
Альфа	Это крупные частицы с положительным зарядом. Они могут очень легко ионизировать атомы, поэтому быстро теряют свою энергию из-за ионизации соседних атомов. Это означает, что они могут быть поглощены всего несколькими сантиметрами воздуха, листом бумаги или кожей.

Каждый тип излучения, которое может испускаться, может поглощаться разными материалами и ионизировать разное количество. Они одинаково опасны, но по разным причинам.

Альфа-частицы:

Хотя альфа-частицы не могут проникать через кожу, если они попадают в тело, они могут ионизировать множество атомов на небольшом расстоянии. Это делает его потенциально чрезвычайно опасным.Поэтому с радиоактивным веществом, которое испускает только альфа-частицы, можно обращаться в резиновых перчатках, но его нельзя вдыхать, есть или допускать вблизи открытых порезов или глаз.

Бета-частицы:

Бета-частицы гораздо более проникающие и могут легко проходить через кожу. Источники, излучающие бета-частицы, необходимо удерживать клещами с длинными ручками и направлять в сторону от тела. Внутри тела бета-частицы не ионизируются так сильно, как альфа-частицы, но предотвратить их попадание в организм гораздо сложнее.

Гамма-волны:

Эти волны очень проникающие, и полностью поглотить их практически невозможно. Источники гамма-волн также необходимо держать щипцами с длинными ручками и направлять в сторону от тела. Одежда со свинцовой подкладкой может уменьшить количество волн, достигающих тела. Гамма-волны являются наименее ионизирующими из трех типов излучения, но предотвратить их попадание в организм чрезвычайно сложно.

Когда атомы распадаются в результате радиоактивного распада, образуются новые дочерние атомы.Мы можем определить, какие элементы будут произведены, используя уравнения распада. Это похоже на уравнения, которые вы, возможно, использовали для химических реакций. У каждого типа излучения есть химический символ, который используется в уравнении.

Примечание: уравнения всегда должны уравновешиваться, поэтому на каждой стороне уравнения одинаковое количество протонов и нейтронов.

Эти уравнения маловероятны в реальной жизни, поскольку обычно используется комбинация альфа, бета и гамма, а не одна.

Вот пример:

Атом урана распадается, высвобождая альфа-частицу и бета-частицу. Каким будет последний дочерний атом?

Сделаем это в два этапа:

радиации в повседневной жизни | МАГАТЭ

»Типы излучения | Доза излучения | Радиационная защита | На каком уровне радиация опасна? | Риски и выгоды

Радиоактивность — это часть нашей земли — она ​​существовала всегда.Естественные радиоактивные материалы присутствуют в его коре, полу и стенах наших домов, школ или офисов, а также в пище, которую мы едим и пьем. В воздухе, которым мы дышим, есть радиоактивные газы. Наши собственные тела — мышцы, кости и ткани — содержат естественные радиоактивные элементы.

Человек всегда подвергался воздействию естественной радиации, исходящей как от земли, так и извне. Излучение, которое мы получаем из космоса, называется космическим излучением или космическими лучами.

Мы также получаем облучение от антропогенного излучения, такого как рентгеновские лучи, излучение, используемое для диагностики заболеваний и лечения рака. Осадки в результате испытаний ядерных взрывных устройств и небольшие количества радиоактивных материалов, выбрасываемых в окружающую среду из угольных и атомных электростанций, также являются источниками радиационного воздействия на человека.

Радиоактивность — это термин, используемый для описания распада атомов. Атом можно охарактеризовать числом протонов в ядре. Некоторые природные элементы нестабильны.Поэтому их ядра распадаются или распадаются, высвобождая энергию в виде излучения. Это физическое явление называется радиоактивностью, а радиоактивные атомы — ядрами. Радиоактивный распад выражается в единицах, называемых беккерелями. Один беккерель равен одному распаду в секунду.

Радионуклиды распадаются с характерной скоростью, которая остается постоянной независимо от внешних воздействий, таких как температура или давление. Время, необходимое для распада или распада половины радионуклидов, называется периодом полураспада.Это различно для каждого радиоэлемента, от долей секунды до миллиардов лет. Например, период полураспада йода 131 составляет восемь дней, а для урана-238, который присутствует в различных количествах во всем мире, он составляет 4,5 миллиарда лет. Калий 40, основной источник радиоактивности в нашем организме, имеет период полураспада 1,42 миллиарда лет.

Виды излучения

Термин «излучение» очень широк и включает такие вещи, как свет и радиоволны. В нашем контексте это относится к «ионизирующему» излучению, что означает, что, поскольку такое излучение проходит через вещество, оно может вызвать его электрический заряд или ионизацию.В живых тканях электрические ионы, производимые излучением, могут влиять на нормальные биологические процессы.

Существуют различные типы излучения, каждый из которых имеет разные характеристики. Обычно говорят о следующих распространенных ионизирующих излучениях:

• Альфа-излучение состоит из тяжелых положительно заряженных частиц, испускаемых атомами таких элементов, как уран и радий. Альфа-излучение можно полностью остановить с помощью листа бумаги или тонкого поверхностного слоя нашей кожи (эпидермиса).Однако, если альфа-излучающие материалы попадают в организм при дыхании, еде или питье, они могут напрямую обнажить внутренние ткани и, следовательно, могут вызвать биологическое повреждение.
• Бета-излучение состоит из электронов. Они более проникают, чем альфа-частицы, и могут проходить через 1-2 сантиметра воды. Как правило, лист алюминия толщиной в несколько миллиметров останавливает бета-излучение.
• Гамма-лучи — это электромагнитное излучение, похожее на рентгеновские лучи, свет и радиоволны.Гамма-лучи, в зависимости от их энергии, могут проходить прямо через тело человека, но их могут остановить толстые стены из бетона или свинца.
• Нейтроны являются незаряженными частицами и не производят ионизацию напрямую. Но их взаимодействие с атомами вещества может вызвать альфа-, бета-, гамма- или рентгеновские лучи, которые затем вызывают ионизацию. Нейтроны проникают внутрь, и их можно остановить только толстыми массами бетона, воды или парафина.

Хотя мы не можем видеть или чувствовать присутствие излучения, его можно обнаружить и измерить в мельчайших количествах с помощью довольно простых приборов для измерения излучения.

Доза излучения

Солнечный свет кажется теплым, потому что наше тело поглощает содержащиеся в нем инфракрасные лучи. Но инфракрасные лучи не вызывают ионизацию тканей тела. Напротив, ионизирующее излучение может нарушить нормальное функционирование клеток или даже убить их. Количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать значительные биологические эффекты посредством ионизации, настолько мало, что наши тела не могут чувствовать эту энергию, как в случае инфракрасных лучей, выделяющих тепло.

Биологические эффекты ионизирующего излучения зависят от типа и энергии.Мерилом риска биологического вреда является доза радиации, которую получают ткани. Единицей измерения поглощенной дозы излучения является зиверт (Зв). Поскольку один зиверт является большой величиной, обычно встречающиеся дозы облучения выражаются в миллизивертах (мЗв) или микрозивертах (мкЗв), которые составляют одну тысячную или одну миллионную зиверта. Например, один рентгеновский снимок грудной клетки даст дозу радиации около 0,2 мЗв.

В среднем, наше радиационное облучение от всех естественных источников составляет около 2.4 мЗв в год — хотя эта цифра может варьироваться в зависимости от географического положения на несколько сотен процентов. В домах и зданиях в воздухе есть радиоактивные элементы. Этими радиоактивными элементами являются радон (Радон 222), торон (Радон 220) и продукты распада радия (Радий 226) и торий, присутствующие во многих видах горных пород, других строительных материалах и в почве. Безусловно, самый большой источник естественного радиационного облучения — это разное количество урана и тория в почве по всему миру.

Радиационное воздействие космических лучей сильно зависит от высоты и немного от широты: люди, путешествующие по воздуху, тем самым увеличивают свое воздействие радиации.

Мы подвергаемся воздействию ионизирующего излучения от естественных источников двумя способами:

• Мы окружены естественными радиоактивными элементами в почве и камнях и залиты космическими лучами, попадающими в атмосферу Земли из космоса.
• Мы получаем внутреннее облучение от радиоактивных элементов, которые попадают в наш организм через пищу и воду, а также через воздух, которым мы дышим.Кроме того, в нашей крови и костях есть радиоактивные элементы (калий 40, углерод 14, радий 226).

Кроме того, мы подвергаемся воздействию различного количества излучения от таких источников, как стоматологические и другие медицинские рентгеновские лучи, промышленное использование ядерных технологий и другие потребительские товары, такие как наручные часы с подсветкой, ионизационные детекторы дыма и т. Д. Мы также подвергаемся воздействию излучение радиоактивных элементов, содержащихся в осадках от испытаний ядерных взрывчатых веществ, и обычные нормальные выбросы ядерных и угольных электростанций.

Радиационная защита

Давно признано, что большие дозы ионизирующего излучения могут повредить ткани человека. С годами, когда стало известно больше, ученых все больше беспокоили потенциально разрушительные эффекты воздействия больших доз радиации. Необходимость регулирования воздействия радиации побудила сформировать ряд экспертных органов для рассмотрения того, что необходимо сделать. В 1928 году был учрежден независимый неправительственный экспертный орган в этой области — Международный комитет по защите от рентгеновского излучения и радия.Позже он был переименован в Международную комиссию по радиологической защите (МКРЗ). Его цель — установить основные принципы и дать рекомендации по радиационной защите.

Эти принципы и рекомендации составляют основу национальных нормативных актов, регулирующих облучение радиационных работников и населения. Они также были включены Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в его Основные нормы безопасности для радиационной защиты, опубликованные совместно с Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), Международной организацией труда (МОТ) и Агентством по ядерной энергии ОЭСР (АЯЭ). Эти стандарты используются во всем мире для обеспечения безопасности и радиационной защиты работников, занимающихся радиацией, и населения в целом.

Межправительственный орган был образован в 1955 году Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций как Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН). НКДАР ООН направлен на сбор, изучение и распространение информации о наблюдаемых уровнях ионизирующего излучения и радиоактивности (естественной и антропогенной) в окружающей среде, а также о воздействии такого излучения на человека и окружающую среду.

Основные подходы к радиационной защите едины во всем мире. МКРЗ рекомендует, чтобы любое облучение, превышающее естественный радиационный фон, оставалось на разумно достижимом низком уровне, но ниже индивидуальных пределов дозы. Предел индивидуальной дозы для радиационных работников в среднем за 5 лет составляет 100 мЗв, а для населения — 1 мЗв в год. Эти пределы доз были установлены на основе разумного подхода, предполагающего отсутствие пороговой дозы, ниже которой не было бы никакого эффекта. Это означает, что любая дополнительная доза приведет к пропорциональному увеличению вероятности воздействия на здоровье. Эта взаимосвязь еще не установлена ​​в диапазоне низких доз, в котором установлены пределы доз.

В мире есть много областей с высоким естественным радиационным фоном, где годовая доза облучения, получаемая населением, в несколько раз превышает предел дозы, установленный МКРЗ для радиационных работников. Число людей, подвергшихся воздействию, слишком мало, чтобы ожидать эпидемиологического усиления каких-либо последствий для здоровья.Тем не менее тот факт, что до сих пор нет доказательств какого-либо увеличения, не означает, что риск полностью игнорируется.

МКРЗ и МАГАТЭ рекомендуют поддерживать индивидуальную дозу на разумно достижимом низком уровне, и следует учитывать присутствие других источников, которые могут вызвать одновременное облучение той же группы населения. Кроме того, следует учитывать допущение к будущим источникам или практике, чтобы общая доза, полученная отдельным представителем населения, не превышала предельно допустимую дозу.

В целом, средняя годовая доза, полученная радиационными работниками, оказывается значительно ниже индивидуальных пределов дозы. Таким образом, надлежащая практика радиационной защиты может привести к низкому уровню радиационного облучения работников.

На каком уровне радиация опасна?

Эффекты радиации в высоких дозах и мощностях доз достаточно хорошо задокументированы. Очень большая доза, доставленная всему телу за короткое время, приведет к смерти человека, подвергшегося воздействию, в течение нескольких дней.Многое можно было узнать, изучив медицинские карты выживших после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Из них мы знаем, что некоторые из последствий воздействия радиации на здоровье не проявляются, пока не будет поглощена определенная довольно большая доза. Однако многие другие эффекты, особенно рак, легко обнаруживаются и чаще возникают у пациентов с умеренными дозами. При более низких дозах и мощностях доз происходит некоторое восстановление клеток и тканей.

Однако при низких дозах радиации все еще существует значительная неопределенность в отношении общих эффектов.Предполагается, что облучение, даже на уровне естественного фона, может повлечь за собой дополнительный риск рака. Однако это еще предстоит установить. Точное определение риска при низких дозах с помощью эпидемиологии означало бы наблюдение за миллионами людей при более высоких и более низких уровнях доз. Такой анализ осложнялся бы отсутствием контрольной группы, которая не подвергалась никакому облучению. Кроме того, в нашей повседневной жизни помимо радиации есть тысячи веществ, которые также могут вызывать рак, включая табачный дым, ультрафиолетовый свет, асбест, некоторые химические красители, грибковые токсины в продуктах питания, вирусы и даже тепло.Только в исключительных случаях можно окончательно установить причину того или иного рака.

Имеются также экспериментальные данные исследований на животных, свидетельствующие о том, что воздействие радиации может вызывать генетические эффекты. Однако исследования выживших в Хиросиме и Нагасаки не дают никаких указаний на это для людей. Опять же, если и были какие-либо наследственные эффекты воздействия радиации низкого уровня, их можно было бы обнаружить только путем тщательного анализа большого объема статистических данных. Более того, их следует отличать от ряда других агентов, которые также могут вызывать генетические нарушения, но чей эффект не может быть признан до тех пор, пока повреждение не будет нанесено (талидомид, однажды прописанный беременным женщинам в качестве транквилизатора, является одним из них). пример).Вполне вероятно, что решение научных дебатов придет не с помощью эпидемиологии, а от понимания механизмов с помощью молекулярной биологии.

При всех накопленных к настоящему времени знаниях о воздействии радиации до сих пор нет определенного вывода о том, несет ли облучение из-за естественного фона риск для здоровья, даже несмотря на то, что было продемонстрировано облучение на уровне в несколько раз выше.

Риски и выгоды

Все мы сталкиваемся с рисками в повседневной жизни.Устранить их все невозможно, но можно уменьшить. Например, использование угля, нефти и ядерной энергии для производства электроэнергии связано с неким риском для здоровья, каким бы небольшим он ни был. В целом общество принимает связанный с этим риск, чтобы получить соответствующие выгоды. Любой человек, подвергающийся воздействию канцерогенных загрязнителей, несет определенный риск заболеть раком. В атомной отрасли предпринимаются энергичные попытки снизить такие риски до разумно достижимого минимума.

Радиационная защита служит примером для других дисциплин безопасности в двух уникальных отношениях:

• Во-первых, существует предположение, что любое повышение уровня радиации выше естественного фона несет определенный риск нанесения вреда здоровью.
• Во-вторых, он направлен на защиту будущих поколений от действий, проводимых сегодня.

Использование радиационных и ядерных методов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, энергетике и других областях науки и техники принесло огромную пользу обществу. Преимущества медицины в диагностике и лечении с точки зрения спасенных человеческих жизней огромны. Радиация — это ключевой инструмент в лечении некоторых видов рака. Трое из каждых четырех пациентов, госпитализированных в промышленно развитых странах, получают пользу от той или иной формы ядерной медицины. Благоприятное воздействие в других областях аналогично.

Ни одна человеческая деятельность или практика не лишены полностью связанных с этим рисков. Радиацию следует рассматривать с точки зрения того, что польза от нее для человечества менее вредна, чем от многих других агентов.

мод радиоактивного распада | Введение в химию

Цель обучения

• Сравните относительную проникающую способность трех типов ядерного излучения

Ключевые моменты

• Продукты радиоактивного распада, которые мы здесь обсудим, — это альфа, бета и гамма, упорядоченные по их способности проникать в материю. Альфа обозначает самую большую частицу, и она проникает меньше всего.
• Альфа-частицы несут положительный заряд, бета-частицы несут отрицательный заряд, а гамма-лучи нейтральны.
• Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, связанных вместе.
• Бета-частицы — это электроны высоких энергий.
• Гамма-лучи — это волны электромагнитной энергии или фотоны.

Условия

• альфа-частица Частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов, связанных вместе, идентична ядру гелия.
• бета-частица: электрон высокой энергии, выделяющийся при бета-распаде.
• гамма-излучение Высокоэнергетическая волна электромагнитной энергии.
Изотоп
• — вариант определенного химического элемента, который имеет такое же количество протонов, что и другие атомы элемента, но отличается по количеству нейтронов.

Радиоактивный распад происходит, когда нестабильное атомное ядро ​​теряет энергию из-за испускания энергии в форме испускаемых частиц или электромагнитных волн, называемых излучением. Изотопы — это атомы одного и того же элемента (таким образом, имеющие одинаковое количество протонов), которые различаются количеством нейтронов в их ядрах.Некоторые изотопы данного элемента более нестабильны, чем другие, вызывая ядерную реакцию, которая высвобождает энергию для достижения более стабильной ядерной конфигурации. Такие изотопы радиоактивны и называются «радиоизотопами».

Типы распада

Есть много типов испускаемых частиц и излучения, которые производят радиоизотопы при распаде. Здесь мы обсудим следующие типы: альфа, бета и гамма (перечислены по возрастающей способности проникать в материю). Альфа-распад наблюдается только у более тяжелых элементов с атомным номером больше 52, теллура.Два других типа распада наблюдаются во всех элементах.

Альфа, Бета, Гамма Состав

Альфа-частицы несут положительный заряд, бета-частицы несут отрицательный заряд, а гамма-лучи нейтральны.Альфа-частицы имеют большую массу, чем бета-частицы. Пропуская альфа-частицы через очень тонкое стеклянное окно и улавливая их в газоразрядной трубке, исследователи обнаружили, что альфа-частицы эквивалентны ядрам гелия (He). Другие эксперименты показали сходство между классическим бета-излучением и катодными лучами; они оба являются потоками электронов. Точно так же было обнаружено, что гамма-излучение и рентгеновские лучи похожи на высокоэнергетическое электромагнитное излучение.

Три типа излучения имеют разные уровни проникающей способности.Проникающая способность относится к энергии, с которой частицы излучения выбрасываются из атома. Чем выше энергия, тем больше частиц или света, образующихся при радиоактивном распаде, проникает в вещество.

Альфа-распад

Альфа-частица (α \ alpha) состоит из двух протонов и двух нейтронов, связанных вместе.Этот вид излучения имеет положительный заряд (из-за наличия двух протонов). Альфа-частица иногда обозначается с использованием химического символа He ²⁺ , потому что она имеет ту же структуру, что и атом гелия, у которого отсутствуют два электрона — отсюда общий заряд +2. Их огромный размер (по сравнению, например, с бета-частицами) означает, что альфа-частицы имеют очень низкую проникающую способность. Проникающая способность описывает, насколько легко частицы могут проходить через другой материал. Поскольку альфа-частицы обладают низкой проникающей способностью, например, внешний слой кожи человека может блокировать эти частицы.

Альфа-распад происходит из-за того, что в ядре радиоизотопа слишком много протонов. Ядро со слишком большим количеством протонов вызывает отталкивание между подобными зарядами. Чтобы уменьшить это отталкивание, ядро ​​испускает α-частицу. Примеры этого можно увидеть в распаде америция (Am) до нептуния (Np).

Бета-распад

В радиоактивных ядрах со слишком большим количеством нейтронов нейтрон может превращаться в электрон, называемый бета-частицей. Бета-частицы (β) имеют более высокую проникающую способность, чем альфа-частицы (они могут проходить через более толстые материалы, такие как бумага).

Во время бета-распада количество нейтронов в атоме уменьшается на единицу, а количество протонов увеличивается на единицу. Фактически нейтрон превращался в протон в распадающемся ядре, высвобождая бета-частицу. Поскольку количество протонов до и после распада различно, атом превратился в другой элемент.

Гамма-распад

Некоторые реакции распада выделяют энергию в виде электромагнитных волн, называемых гамма-лучами. Гамма-излучение (γ) является частью электромагнитного спектра, как и видимый свет.Однако, в отличие от видимого света, люди не могут видеть гамма-лучи, потому что они имеют гораздо более высокую частоту и энергию, чем видимый свет. Гамма-излучение не имеет массы или заряда. Этот вид излучения способен проникать через самые распространенные вещества, в том числе металлы. Единственные вещества, которые могут поглощать это излучение, — это толстый свинец и бетон.

Реакции гамма-распада происходят, если энергия ядра радиоизотопа слишком высока, а результирующий атомный номер и атомная масса остаются неизменными в ходе реакции.

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Способностей проникновения различных видов излучения

Школа готовности и экстренного реагирования при Университете CDC

Урок X: название урока здесь

РЕАГИРОВАНИЕ ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ НА РАДИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЯДЕРНЫЕ УГРОЗЫ

Щелкните P, чтобы воспроизвести видео.

Альфа-частицы могут выбрасываться из ядра атома во время радиоактивного распада. Они есть относительно тяжелый, и перемещается по воздуху всего на дюйм. Альфа-частицы могут быть легко экранированы один лист бумаги и не может проникнуть через внешний мертвый слой кожи, поэтому они не представляют опасности когда их источник находится вне человеческого тела.

Бета-частицы — это, по сути, электроны, испускаемые ядром радиоактивного атома.Они есть легче, чем альфа-частицы, и может перемещаться по воздуху на несколько ярдов. Очень энергичная бета частицы могут проникать через кожу в тело на расстояние до 0,5 дюйма. Их можно экранировать толщиной менее дюйма материала, например пластика. В случае бета-частиц с меньшей энергией верхний слой одежды может действовать как эффективный щит.

Гамма-лучи могут испускаться ядром атома во время радиоактивного распада.Они умеют путешествовать по воздуху на десятки и более ярдов и легко проникать в человеческое тело. Защищая это самое проникающего типа ионизирующего излучения требуется толстый, плотный материал, например, несколько дюймов свинца или конкретный.

Нейтроны могут высвобождаться из ядра атома во время реакции деления, например, внутри ядерный реактор, или при детонации ядерного оружия. Нейтроны, как и гамма-лучи, очень Для защиты от них требуется несколько футов бетона.

Проникающая способность различных типов излучения

CDC, «Как раз вовремя» обучающее видео по радиационной терапии для врачей больниц

Электромагнитное излучение — обзор

Электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение — это электрическое и магнитное возмущение, перемещающееся в пространстве со скоростью света (2,998 × 108 м / с). Он не содержит ни массы, ни заряда, а перемещается в пакетах лучистой энергии, называемых фотонами или квантами.Примеры электромагнитного излучения включают радиоволны и микроволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, гамма и рентгеновское излучение. Некоторые источники электромагнитного излучения включают источники в космосе (например, солнце и звезды), радиоактивные элементы и промышленные устройства. ЭМ проявляет двойственную природу волн и частиц.

Электромагнитное излучение распространяется в форме волны с постоянной скоростью. Волновые характеристики электромагнитного излучения находятся в зависимости скорости от длины волны (расстояние по прямой линии одного цикла) и частоты (циклов в секунду или герц, Гц), выраженных в формуле

c = λv

где c = скорость, λ = длина волны и v = частота.

Поскольку скорость постоянна, любое увеличение частоты приводит к последующему уменьшению длины волны. Следовательно, длина волны и частота обратно пропорциональны. Все формы электромагнитного излучения сгруппированы в соответствии с длиной волны в электромагнитный спектр, показанный на Рисунке 1-3.

Частичная природа электромагнитного излучения проявляется во взаимодействии ионизирующих фотонов с веществом. Количество энергии (E), обнаруженное в фотоне, равно его частоте ( ν ), умноженной на постоянную Планка (h):

E = νh

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте фотона.Энергия фотона измеряется в эВ или кэВ (килоэлектронвольтах). Энергетический диапазон диагностического рентгеновского излучения составляет от 40 до 150 кэВ. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и некоторые ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией (> 10 кэВ), чтобы вызвать ионизацию.

Энергия электромагнитного излучения определяет его полезность для диагностической визуализации. Из-за чрезвычайно короткой длины волны гамма-лучи и рентгеновские лучи способны проникать через большие части тела. Гамма-лучи используются при визуализации радионуклидов. Рентгеновские лучи используются для получения изображений на обычной пленке и компьютерной томографии (КТ).Видимый свет применяется для наблюдения и интерпретации изображений. Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует радиочастотное электромагнитное излучение в качестве среды передачи (см.