إشعاع ألفا. أنواع الإشعاع ما يسمى إشعاع ألفا؟

كلمة "الإشعاع" لها جذور لاتينية. نصف القطر هو كلمة لاتينية تعني شعاع. بشكل عام، يشير الإشعاع إلى جميع الإشعاعات الطبيعية. هذه هي موجات الراديو، والأشعة فوق البنفسجية، وإشعاع ألفا، وحتى الضوء العادي. بعض الإشعاعات ضارة، والبعض الآخر يمكن أن يكون مفيدًا.

تعليم

يتم تسهيل تكوين جسيمات ألفا عن طريق اضمحلال ألفا النووي أو التفاعلات النووية أو التأين الكامل لذرات الهيليوم -4. تتكون الأشعة الكونية الأولية إلى حد كبير من جسيمات ألفا.

في الأساس، هذه هي نوى الهيليوم المتسارعة من تدفقات الغاز بين النجوم. تنشأ بعض الجسيمات على شكل رقائق من نوى الأشعة الكونية الأثقل. ومن الممكن أيضًا الحصول عليها باستخدام مسرع الجسيمات المشحونة.

صفة مميزة

إشعاع ألفا هو نوع من الإشعاعات المؤينة. وهو عبارة عن تيار من الجسيمات الثقيلة ذات الشحنة الموجبة، والتي تتحرك بسرعة حوالي 20000 كيلومتر في الثانية ولها طاقة كافية. المصادر الرئيسية لهذا النوع من الإشعاع هي النظائر المشعة للمواد التي لها خصائص الاضمحلال بسبب ضعف الروابط الذرية. يساهم هذا الاضمحلال في انبعاث جسيمات ألفا.

السمة الرئيسية لهذا الإشعاع هي قدرته المنخفضة على الاختراق.وهذا ما يجعله مختلفًا عن الأنواع الأخرى من الإشعاع النووي. وينتج هذا عن أعلى قدراتهم المؤينة. لكن كل عملية تأين تتطلب قدرًا معينًا من الطاقة.

يحدث تفاعل الجزيئات المشحونة الثقيلة في كثير من الأحيان مع الإلكترونات الذرية، لذلك لا تنحرف تقريبا عن الاتجاه الأولي للحركة. وبناء على ذلك، يتم قياس مسار الجسيمات على أنه المسافة المباشرة من مصدر الجسيمات نفسها إلى النقطة التي تتوقف عندها.

يتم قياس نطاق جسيمات ألفا بوحدات الطول أو الكثافة السطحية للمادة. في الهواء، يمكن أن تكون قيمة هذا المسار 3 - 11 سم، وفي الوسائط السائلة أو الصلبة - فقط مئات من المليمتر.

التأثير على البشر

بسبب التأين النشط للغاية للذرات، تفقد جسيمات ألفا الطاقة بشكل مكثف. لذلك، لا يكفي حتى اختراق الطبقة الميتة من الجلد. وهذا يقلل من مخاطر التعرض للإشعاع إلى الصفر. لكن إذا تم إنتاج الجسيمات باستخدام مسرع، فسوف تصبح نشطة للغاية.

الخطر الرئيسي يأتي من الجسيمات التي يتم إنتاجها أثناء اضمحلال ألفا للنويدات المشعة.وإذا دخلت الجسم، فحتى جرعة مجهرية تكفي للتسبب في مرض إشعاعي حاد. وفي كثير من الأحيان ينتهي هذا المرض بالموت.

التأثير على المعدات الإلكترونية

تقوم جسيمات ألفا بإنشاء أزواج ثقب الإلكترون في أشباه الموصلات. وهذا قد يسبب مشاكل في أجهزة أشباه الموصلات. لمنع العواقب غير المرغوب فيها لإنتاج الدوائر الدقيقة، يتم استخدام المواد ذات نشاط ألفا المنخفض.

كشف

لمعرفة ما إذا كان إشعاع ألفا موجودًا، وبأي كميات، يجب اكتشافه وقياسه. لهذه الأغراض، هناك أجهزة كشف - عدادات الجسيمات. تسجل هذه الأجهزة كلا من الجسيمات نفسها والنواة الذرية الفردية وتحدد خصائصها. أشهر كاشف هو عداد جيجر.

حماية جسيمات ألفا

إن قوة الاختراق المنخفضة لإشعاع ألفا تجعله آمنًا تمامًا. إنه يؤثر على جسم الإنسان فقط على مقربة من مصدر الإشعاع. تكفي قطعة من الورق والقفازات المطاطية والنظارات البلاستيكية لحماية نفسك بشكل موثوق.

يجب أن يكون وجود جهاز التنفس الصناعي شرطا أساسيا. الخطر الرئيسي هو دخول الجزيئات إلى الجسم، لذلك يجب حماية الجهاز التنفسي بعناية خاصة.

فوائد إشعاع ألفا

ويسمى الاستخدام الطبي لهذا النوع من الإشعاع بالعلاج ألفا. ويستخدم النظائر التي تم الحصول عليها من إشعاع ألفا - الرادون والثورون، والتي لها عمر قصير.

كما تم تطوير إجراءات خاصة لها تأثير إيجابي على الأجهزة الحيوية لجسم الإنسان، كما أنها توفر تأثيرات مسكنة ومضادة للالتهابات. هذه هي حمامات الرادون، كمادات ألفا المشعة، استنشاق الهواء المشبع بالرادون. في هذه الحالة، يعتبر إشعاع ألفا نشاطًا إشعاعيًا مفيدًا.

ينجح أطباء المملكة المتحدة في تجربة علاجات جديدة تستخدم جسيمات ألفا. أجريت التجربة على 992 مريضاً تأثرت البروستاتا لديهم بمرحلة متقدمة من السرطان. وأدى ذلك إلى انخفاض معدل الوفيات بنسبة 30٪.

وتشير النتائج التي توصل إليها العلماء إلى أن جسيمات ألفا آمنة للمرضى.كما أنها أكثر فعالية بالمقارنة مع جزيئات بيتا التي كانت تستخدم عادة. كما أن تأثيرها أكثر استهدافًا، ولا يتطلب الأمر الكثير لتدمير الخلية السرطانية. أكثر من ثلاثةضربات. وتحقق جزيئات بيتا نفس التأثير بعد عدة آلاف من الضربات.

مصادر الإشعاع

حضارة تتطور بنشاط و بيئةيلوث بنشاط. يتم تسهيل التلوث الإشعاعي للفضاء من حولنا من خلال مرافق صناعة اليورانيوم والمفاعلات النووية ومؤسسات صناعة الكيمياء الإشعاعية ومواقع التخلص من النفايات المشعة.

كما أن ألفا وأنواع الإشعاع الأخرى ممكنة عند استخدام النويدات المشعة في المرافق الاقتصادية الوطنية. كما تضيف أبحاث الفضاء وشبكات مختبرات النظائر المشعة الإشعاع إلى الكتلة الإجمالية.

الإشعاعات الجسيمية - الإشعاعات المؤينة المكونة من جسيمات تختلف كتلتها عن الصفر.

إشعاع ألفا - تيار من الجسيمات الموجبة الشحنة (نواة ذرات الهيليوم - 24He)، والتي تتحرك بسرعة حوالي 20000 كم/ثانية. تتشكل أشعة ألفا أثناء التحلل الإشعاعي لنواة العناصر ذات الأعداد الذرية الكبيرة وأثناء التفاعلات والتحولات النووية. تتراوح طاقتها من 4-9 (2-11) MeV. يعتمد مدى جسيمات A في المادة على طاقتها وعلى طبيعة المادة التي تتحرك فيها. في المتوسط، المسافة في الهواء هي 2-10 سم، في الأنسجة البيولوجية - عدة ميكرونات. وبما أن جسيمات-أ ضخمة ولها طاقة عالية نسبيًا، فإن مسارها عبر المادة يكون كذلك واضحة أنها تسبب تأثير التأين القوي. يبلغ التأين النوعي حوالي 40000 زوج أيوني لكل 1 سم من السفر في الهواء (يمكن إنشاء ما يصل إلى 250 ألف زوج أيوني على مدار طول الرحلة بالكامل). في الأنسجة البيولوجية، يتم إنشاء ما يصل إلى 40.000 زوج أيون أيضًا على طول مسار 1-2 ميكرون. وتنتقل كافة الطاقة إلى خلايا الجسم مما يسبب ضرراً كبيراً له.

تُحتجز جزيئات ألفا بورقة من الورق، ولا تتمكن عمليا من اختراق الطبقة الخارجية (الخارجية) من الجلد، بل يتم امتصاصها بواسطة الطبقة القرنية من الجلد. ولذلك فإن الإشعاع لا يشكل خطراً إلا إذا دخلت المواد المشعة التي تنبعث منها جزيئات ألف إلى الجسم من خلال جرح مفتوح أو مع الطعام أو الهواء المستنشق - ثم تصبح خطير للغاية .

إشعاع بيتا - تيار من جسيمات ب يتكون من إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) وبوزيترونات (جسيمات موجبة الشحنة) تنبعث من النوى الذرية أثناء اضمحلالها ب. كتلة جسيمات بيتا بالقيمة المطلقة هي 9.1x10-28 جم وتحمل جسيمات بيتا عنصرًا أساسيًا واحدًا الشحنة الكهربائيةوتنتشر في البيئة بسرعات تتراوح من 100 ألف كم/ث إلى 300 ألف كم/ث (أي حتى سرعة الضوء) حسب الطاقة الإشعاعية. تختلف طاقة الجسيمات ب بشكل كبير. ويفسر ذلك حقيقة أنه خلال كل اضمحلال ب للنواة المشعة، يتم توزيع الطاقة الناتجة بين النواة الابنة وجسيمات ب والنيوترينوات بنسب مختلفة، ويمكن أن تتقلب طاقة جسيمات ب من الصفر إلى بعض القيمة القصوى . تتراوح الطاقة القصوى من 0.015-0.05 MeV (الإشعاع الناعم) إلى 3-13.5 MeV (الإشعاع الصلب).

نظرًا لأن الجسيمات b لها شحنة، فإنها تنحرف عن الاتجاه المستقيم تحت تأثير المجالات الكهربائية والمغناطيسية. نظرًا لوجود كتلة صغيرة جدًا، فإن جسيمات ب، عند اصطدامها بالذرات والجزيئات، تنحرف أيضًا بسهولة عن اتجاهها الأصلي (أي أنها متناثرة بقوة). لذلك، من الصعب جدًا تحديد طول مسار جسيمات بيتا - وهذا المسار متعرج للغاية. عدد الأميال
ب- الجسيمات ، نظرًا لاحتوائها على كميات مختلفة من الطاقة ، تخضع أيضًا للاهتزازات. يمكن أن يصل طول المدى في الهواء
25 سم، وأحيانا عدة أمتار. في الأنسجة البيولوجية، يصل مسار الجزيئات إلى 1 سم، ويتأثر مسار الحركة أيضًا بكثافة الوسط.

القدرة التأينية لجسيمات بيتا أقل بكثير من قدرة جسيمات ألفا. تعتمد درجة التأين على السرعة: سرعة أقل - تأين أكثر. على مسافة 1 سم في الهواء، يتشكل جسيم ب
50-100 زوج أيوني (1000-25 ألف زوج أيوني على طول الطريق عبر الهواء). إن جسيمات بيتا عالية الطاقة، التي تطير بسرعة كبيرة فوق النواة، ليس لديها الوقت لإحداث نفس التأثير المؤين القوي مثل جسيمات بيتا البطيئة. عند فقدان الطاقة، يتم التقاطها إما بواسطة أيون موجب لتكوين ذرة متعادلة، أو بواسطة ذرة لتكوين أيون سالب.

الإشعاع النيوتروني - الإشعاع المكون من النيوترونات، أي. جزيئات محايدة. تتشكل النيوترونات أثناء التفاعلات النووية (تفاعل متسلسل لانشطار نوى العناصر المشعة الثقيلة، أثناء تفاعلات تخليق العناصر الأثقل من نوى الهيدروجين). الإشعاع النيوتروني قابل للتأين بشكل غير مباشر؛ لا يحدث تكوين الأيونات تحت تأثير النيوترونات نفسها، ولكن تحت تأثير الجسيمات الثانوية المشحونة الثقيلة وأشعة جاما، التي تنقل النيوترونات طاقتها إليها. يعد الإشعاع النيوتروني خطيرًا للغاية نظرًا لقدرته العالية على الاختراق (يمكن أن يصل المدى في الهواء إلى عدة آلاف من الأمتار). بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنيوترونات أن تسبب إشعاعًا مستحثًا (بما في ذلك الكائنات الحية)، وتحول ذرات العناصر المستقرة إلى ذرات مشعة. المواد التي تحتوي على الهيدروجين (الجرافيت، البارافين، الماء، إلخ) محمية بشكل جيد من تشعيع النيوترونات.

اعتمادًا على الطاقة، يتم تمييز النيوترونات التالية:

1. نيوترونات فائقة السرعة بطاقة 10-50 ميجا إلكترون فولت. يتم تشكيلها عندما الانفجارات النوويةوتشغيل المفاعلات النووية.

2. النيوترونات السريعة، وطاقتها تتجاوز 100 كيلو إلكترون فولت.

3. النيوترونات المتوسطة - طاقتها من 100 كيلو إلكترون فولت إلى 1 كيلو إلكترون فولت.

4. النيوترونات البطيئة والحرارية. لا تتجاوز طاقة النيوترونات البطيئة 1 كيلو إلكترون فولت. تصل طاقة النيوترونات الحرارية إلى 0.025 فولت.

يُستخدم الإشعاع النيوتروني في العلاج بالنيوترونات في الطب، وتحديد محتوى العناصر الفردية ونظائرها في الوسائط البيولوجية، وما إلى ذلك. تستخدم الأشعة الطبية بشكل رئيسي النيوترونات السريعة والحرارية، ويستخدم بشكل رئيسي كاليفورنيوم 252، الذي يضمحل ليطلق نيوترونات بمتوسط ​​طاقة يبلغ 2.3 ميغا إلكترون فولت.

الاشعاع الكهرومغناطيسي تختلف في أصلها، والطاقة، والطول الموجي. يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي الأشعة السينية، وأشعة جاما الصادرة عن العناصر المشعة، والإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي يحدث عندما تمر جسيمات مشحونة متسارعة للغاية عبر المادة. الضوء المرئي وموجات الراديو هي أيضًا إشعاعات كهرومغناطيسية، لكنها لا تؤين المادة، لأنها تتميز بطول موجي طويل (أقل صلابة). لا تنبعث طاقة المجال الكهرومغناطيسي بشكل مستمر، ولكن في أجزاء منفصلة - الكميات (الفوتونات). ولذلك، فإن الإشعاع الكهرومغناطيسي هو تيار من الكمات أو الفوتونات.

الأشعة السينية. تم اكتشاف الأشعة السينية على يد فيلهلم كونراد رونتجن في عام 1895. الأشعة السينية هي إشعاع كهرومغناطيسي كمي يبلغ طوله الموجي 0.001-10 نانومتر. يُطلق على الإشعاع الذي يزيد طوله الموجي عن 0.2 نانومتر تقليديًا اسم الأشعة السينية "الناعمة" وما يصل إلى 0.2 نانومتر - "الصلب". الطول الموجي هو المسافة التي ينتقل خلالها الإشعاع خلال فترة تذبذب واحدة. تنتقل الأشعة السينية، مثل أي إشعاع كهرومغناطيسي، بسرعة الضوء - 300000 كم/ثانية. طاقة الأشعة السينية عادة لا تتجاوز 500 كيلو إلكترون فولت.

هناك bremsstrahlung والأشعة السينية المميزة. يحدث إشعاع Bremsstrahlung عندما تتباطأ الإلكترونات السريعة في المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية (أي عندما تتفاعل الإلكترونات مع النوى الذرية). عندما يمر إلكترون عالي الطاقة بالقرب من النواة، يلاحظ تشتت (تباطؤ) الإلكترون. تتناقص سرعة الإلكترون، وينبعث جزء من طاقته على شكل فوتون أشعة سينية bremsstrahlung.

تنشأ الأشعة السينية المميزة عندما تخترق الإلكترونات السريعة أعماق الذرة وتخرج من المستويات الداخلية (K، L، وحتى M). يتم إثارة الذرة ثم تعود إلى الحالة الأرضية. في هذه الحالة تملأ الإلكترونات من المستويات الخارجية الفراغات في المستويات الداخلية وفي نفس الوقت تنبعث فوتونات الإشعاع المميز بطاقة تساوي الفرق في طاقة الذرة في الحالتين المثارة والأرضية (لا تتجاوز 250 كيلو فولت). أولئك. يحدث الإشعاع المميز عند إعادة ترتيب الأغلفة الإلكترونية للذرات. أثناء التحولات المختلفة للذرات من الحالة المثارة إلى الحالة غير المثارة، يمكن أيضًا أن تنبعث الطاقة الزائدة في شكل ضوء مرئي وأشعة تحت الحمراء وأشعة فوق بنفسجية. لأن الأشعة السينيةيكون طولها الموجي قصيرًا ويكون امتصاصها أقل في المادة، وبالتالي تكون لها قوة اختراق أكبر.

أشعة غاما - هذا إشعاع من أصل نووي. تنبعث من النوى الذرية أثناء اضمحلال ألفا وبيتا للنويدات المشعة الاصطناعية الطبيعية في الحالات التي تحتوي فيها النواة الابنة على طاقة زائدة لا يتم التقاطها بواسطة الإشعاع الجسيمي (جسيمات ألفا وبيتا). تنبعث هذه الطاقة الزائدة على الفور في شكل أشعة جاما. أولئك. إشعاع جاما هو تيار من الموجات الكهرومغناطيسية (الكمات) التي تنبعث أثناء عملية التحلل الإشعاعي عندما تتغير حالة الطاقة في النوى. بالإضافة إلى ذلك، تتشكل كمات جاما أثناء تحلل البوزيترون والإلكترون. خصائص إشعاع جاما قريبة من الأشعة السينية، ولكن لها سرعة وطاقة أكبر. سرعة الانتشار في الفراغ تساوي سرعة الضوء - 300000 كم/ثانية. وبما أن أشعة جاما ليس لها أي شحنة، فإنها لا تنحرف في المجالات الكهربائية والمغناطيسية، وتنتشر بشكل مستقيم ومتساوي في جميع الاتجاهات من المصدر. تتراوح طاقة إشعاع جاما من عشرات الآلاف إلى ملايين الإلكترون فولت (2-3 ميجا فولت)، ونادرا ما تصل إلى 5-6 ميجا فولت (متوسط ​​طاقة أشعة جاما المنتجة أثناء اضمحلال الكوبالت 60 هو 1.25 ميجا فولت). يتضمن تدفق إشعاع جاما كميات من الطاقات المختلفة. خلال الاضمحلال 131

التنقل بين المقالات:

الإشعاع وأنواع الإشعاع الإشعاعي وتكوين الإشعاع الإشعاعي (المؤين) وخصائصه الرئيسية. تأثير الإشعاع على المادة.

ما هو الإشعاع

أولاً دعونا نحدد ما هو الإشعاع:

في عملية تحلل المادة أو تخليقها، يتم إطلاق عناصر الذرة (البروتونات، النيوترونات، الإلكترونات، الفوتونات)، وإلا يمكننا القول يحدث الإشعاعهذه العناصر. يسمى هذا الإشعاع - إشعاعات أيونيةأو ما هو أكثر شيوعا الإشعاع الإشعاعي، أو حتى أبسط إشعاع . يشمل الإشعاع المؤين أيضًا الأشعة السينية وأشعة جاما.

إشعاع هي عملية انبعاث جسيمات أولية مشحونة من المادة، على شكل إلكترونات أو بروتونات أو نيوترونات أو ذرات هيليوم أو فوتونات وميونات. يعتمد نوع الإشعاع على العنصر المنبعث.

التأينهي عملية تكوين أيونات موجبة أو سالبة الشحنة أو إلكترونات حرة من ذرات أو جزيئات متعادلة الشحنة.

الإشعاع المشع (المؤين).يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع حسب نوع العناصر التي تتكون منها. أنواع مختلفةتنتج الإشعاعات عن جسيمات دقيقة مختلفة، وبالتالي لها تأثيرات حيوية مختلفة على المادة، وقدرات مختلفة على اختراقها، ونتيجة لذلك، تختلف التأثيرات البيولوجية للإشعاع.

إشعاعات ألفا وبيتا والنيوترونات- وهي إشعاعات تتكون من جزيئات مختلفة من الذرات.

جاما والأشعة السينيةهو انبعاث الطاقة.

إشعاع ألفا

• تنبعث: اثنين من البروتونات واثنين من النيوترونات
• القدرة على الاختراق: قليل
• الإشعاع من المصدر: ما يصل إلى 10 سم
• سرعة الانبعاث: 20,000 كم/ثانية
• التأين: 30000 زوج أيوني لكل 1 سم من السفر
• عالي

يحدث إشعاع ألفا (α) أثناء اضمحلال المواد غير المستقرة النظائرعناصر.

إشعاع ألفا- هذا هو إشعاع جسيمات ألفا الثقيلة ذات الشحنة الموجبة وهي نواة ذرات الهيليوم (نيوترونان وبروتونان). تنبعث جسيمات ألفا أثناء اضمحلال النوى الأكثر تعقيدا، على سبيل المثال، أثناء اضمحلال ذرات اليورانيوم والراديوم والثوريوم.

تمتلك جسيمات ألفا كتلة كبيرة وتنبعث بسرعة منخفضة نسبيًا تبلغ في المتوسط ​​20 ألف كيلومتر في الثانية، أي أقل بحوالي 15 مرة من سرعة الضوء. وبما أن جسيمات ألفا ثقيلة جداً، فعند ملامستها لمادة ما، تصطدم الجزيئات بجزيئات هذه المادة، وتبدأ بالتفاعل معها، وتفقد طاقتها، وبالتالي فإن قدرة هذه الجزيئات على الاختراق ليست كبيرة وحتى ورقة بسيطة من الورق يمكن أن يعيقهم.

ومع ذلك، تحمل جسيمات ألفا الكثير من الطاقة، وعندما تتفاعل مع المادة، فإنها تسبب تأينًا كبيرًا. وفي خلايا الكائن الحي، بالإضافة إلى التأين، يدمر إشعاع ألفا الأنسجة، مما يؤدي إلى أضرار مختلفة للخلايا الحية.

من كل الأنواع التعرض للإشعاع، فإن إشعاع ألفا هو الأقل قدرة على الاختراق، إلا أن عواقب تشعيع الأنسجة الحية بهذا النوع من الإشعاع هي الأكثر خطورة وأهمية مقارنة بأنواع الإشعاع الأخرى.

يمكن أن يحدث التعرض لإشعاع ألفا عندما تدخل العناصر المشعة إلى الجسم، على سبيل المثال من خلال الهواء أو الماء أو الطعام، أو من خلال الجروح أو الجروح. بمجرد دخول هذه العناصر المشعة إلى الجسم، يتم نقلها عبر مجرى الدم إلى جميع أنحاء الجسم، وتتراكم في الأنسجة والأعضاء، مما يؤثر عليها تأثيرًا حيويًا قويًا. نظرًا لأن بعض أنواع النظائر المشعة التي تنبعث منها إشعاع ألفا لها عمر طويل، فإنها عندما تدخل الجسم يمكن أن تسبب تغيرات خطيرة في الخلايا وتؤدي إلى تنكس الأنسجة وحدوث طفرات.

في الواقع، لا يتم التخلص من النظائر المشعة من الجسم من تلقاء نفسها، لذلك بمجرد دخولها إلى الجسم، فإنها ستشعع الأنسجة من الداخل لسنوات عديدة حتى تؤدي إلى تغييرات خطيرة. جسم الإنسان غير قادر على تحييد أو معالجة أو استيعاب أو استخدام معظم النظائر المشعة التي تدخل الجسم.

الإشعاع النيوتروني

• تنبعث: النيوترونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: كيلومترات
• سرعة الانبعاث: 40,000 كم/ثانية
• التأين: من 3000 إلى 5000 زوج أيون لكل 1 سم من الجريان
• التأثير البيولوجيإشعاع: عالي

الإشعاع النيوتروني- هذا إشعاع من صنع الإنسان ينشأ في مجالات مختلفة المفاعلات النوويةوأثناء الانفجارات الذرية. كما ينبعث الإشعاع النيوتروني من النجوم التي تحدث فيها تفاعلات نووية حرارية نشطة.

نظرًا لعدم وجود أي شحنة، فإن الإشعاع النيوتروني الذي يصطدم بالمادة يتفاعل بشكل ضعيف مع عناصر الذرات على المستوى الذري، وبالتالي يتمتع بقوة اختراق عالية. يمكنك إيقاف الإشعاع النيوتروني باستخدام مواد تحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين، على سبيل المثال، وعاء من الماء. كما أن الإشعاع النيوتروني لا يخترق البولي إيثيلين جيدًا.

يسبب الإشعاع النيوتروني، عند مروره عبر الأنسجة البيولوجية، أضرارًا جسيمة للخلايا، نظرًا لأنه يتمتع بكتلة كبيرة وسرعة أعلى من إشعاع ألفا.

إشعاع بيتا

• تنبعث: الإلكترونات أو البوزيترونات
• القدرة على الاختراق: متوسط
• الإشعاع من المصدر: ما يصل إلى 20 م
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين: من 40 إلى 150 زوجًا من الأيونات لكل 1 سم من السفر
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: متوسط

إشعاع بيتا (β).يحدث عندما يتحول عنصر إلى عنصر آخر، بينما تحدث العمليات في نواة ذرة المادة نفسها مع تغير في خصائص البروتونات والنيوترونات.

باستخدام إشعاع بيتا، يتحول النيوترون إلى بروتون أو البروتون إلى نيوترون، وخلال هذا التحول، ينبعث إلكترون أو بوزيترون (جسيم مضاد للإلكترون)، اعتمادًا على نوع التحول. وسرعة العناصر المنبعثة تقترب من سرعة الضوء وتساوي تقريبا 300 ألف كيلومتر في الثانية. تسمى العناصر المنبعثة خلال هذه العملية بجسيمات بيتا.

نظرًا لوجود سرعة إشعاع عالية في البداية وأحجام صغيرة من العناصر المنبعثة، يتمتع إشعاع بيتا بقدرة اختراق أعلى من إشعاع ألفا، ولكن لديه قدرة أقل بمئات المرات على تأين المادة مقارنة بإشعاع ألفا.

يخترق إشعاع بيتا بسهولة من خلال الملابس وجزئيًا من خلال الأنسجة الحية، ولكن عند مروره عبر هياكل المادة الأكثر كثافة، على سبيل المثال، من خلال المعدن، يبدأ في التفاعل معه بشكل أكثر كثافة ويفقد معظم طاقته، وينقلها إلى عناصر المادة . يمكن لصفيحة معدنية يبلغ سمكها بضعة ملليمترات أن توقف إشعاع بيتا تمامًا.

إذا كان إشعاع ألفا يشكل خطرا فقط في الاتصال المباشر مع النظائر المشعة، فإن إشعاع بيتا، اعتمادا على شدته، يمكن أن يسبب بالفعل ضررا كبيرا للكائن الحي على مسافة عدة عشرات من الأمتار من مصدر الإشعاع.

إذا دخل نظير مشع ينبعث منه إشعاع بيتا إلى كائن حي، فإنه يتراكم في الأنسجة والأعضاء، ويمارس تأثيرًا نشطًا عليها، مما يؤدي إلى تغيرات في بنية الأنسجة، ومع مرور الوقت، يسبب أضرارًا كبيرة.

بعض النظائر المشعة ذات إشعاع بيتا لها فترة اضمحلال طويلة، أي أنها بمجرد دخولها الجسم ستشععه لسنوات حتى تؤدي إلى تنكس الأنسجة، ونتيجة لذلك، الإصابة بالسرطان.

أشعة غاما

• تنبعث: الطاقة على شكل فوتونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: تصل إلى مئات الأمتار
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين:
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: قليل

إشعاع جاما (γ).هو إشعاع كهرومغناطيسي نشط على شكل فوتونات.

يصاحب إشعاع جاما عملية تحلل ذرات المادة ويتجلى في شكل طاقة كهرومغناطيسية منبعثة على شكل فوتونات يتم إطلاقها عندما تتغير حالة الطاقة للنواة الذرية. تنبعث أشعة جاما من النواة بسرعة الضوء.

عندما يحدث التحلل الإشعاعي للذرة، تتشكل مواد أخرى من مادة واحدة. تكون ذرة المواد المتكونة حديثًا في حالة غير مستقرة (مثارة) طاقيًا. ومن خلال التأثير على بعضها البعض، تصل النيوترونات والبروتونات الموجودة في النواة إلى حالة تكون فيها قوى التفاعل متوازنة، وتنبعث الطاقة الزائدة من الذرة على شكل إشعاع غاما

يتمتع إشعاع جاما بقدرة اختراق عالية ويخترق الملابس والأنسجة الحية بسهولة، ويكون أكثر صعوبة قليلاً من خلال الهياكل الكثيفة للمواد مثل المعدن. لإيقاف إشعاع جاما، ستكون هناك حاجة إلى سمك كبير من الفولاذ أو الخرسانة. ولكن في الوقت نفسه، فإن تأثير إشعاع جاما على المادة أضعف مائة مرة من إشعاع بيتا وأضعف بعشرات الآلاف من المرات من إشعاع ألفا.

الخطر الرئيسي لأشعة جاما هو قدرتها على السفر لمسافات كبيرة والتأثير على الكائنات الحية على بعد عدة مئات من الأمتار من مصدر إشعاع جاما.

الأشعة السينية

• تنبعث: الطاقة على شكل فوتونات
• القدرة على الاختراق: عالي
• الإشعاع من المصدر: تصل إلى مئات الأمتار
• سرعة الانبعاث: 300,000 كم/ثانية
• التأين: من 3 إلى 5 أزواج من الأيونات لكل 1 سم من السفر
• التأثيرات البيولوجية للإشعاع: قليل

الأشعة السينية- هذا هو الإشعاع الكهرومغناطيسي النشط على شكل فوتونات تنشأ عندما يتحرك إلكترون داخل الذرة من مدار إلى آخر.

يشبه إشعاع الأشعة السينية في تأثيره إشعاع جاما، ولكنه يتمتع بقدرة اختراق أقل لأنه يمتلك طولًا موجيًا أطول.

وبعد دراسة أنواع الإشعاع الإشعاعي المختلفة، يتضح أن مفهوم الإشعاع يشمل أنواعًا مختلفة تمامًا من الإشعاع لها تأثيرات مختلفة على المادة والأنسجة الحية، من القصف المباشر الجسيمات الأولية(أشعة ألفا وبيتا والنيوترونات) لتأثيرات الطاقة في شكل شفاء بأشعة جاما والأشعة السينية.

كل من الإشعاعات التي تمت مناقشتها خطيرة!

جدول مقارن لخصائص أنواع مختلفة من الإشعاع

كما يتبين من الجدول، اعتمادًا على نوع الإشعاع، فإن الإشعاع بنفس الشدة، على سبيل المثال 0.1 رونتجن، سيكون له تأثير مدمر مختلف على خلايا الكائن الحي. ولمراعاة هذا الاختلاف، تم إدخال المعامل k، الذي يعكس درجة التعرض للإشعاع المشع على الكائنات الحية.

كلما ارتفع "معامل k"، كلما زادت خطورة تأثير نوع معين من الإشعاع على أنسجة الكائن الحي.

فيديو:

الصيغة التجريبية لحساب متوسط ​​عدد الكيلومترات في الهواء في الظروف العادية:

4MeV< Е α < 7 МэВ

متوسط ​​مدى جسيمات ألفا في المادة

(صيغة براج)

مع العدد الذري المعروف للمادة الماصة

مع مجموعة معروفة من جسيمات ألفا في الهواء بنفس الطاقة

جسيمات بيتا هي تيار من الإلكترونات والبوزيترونات. لديهم نفس الشحنة والكتلة. لكن علامة التهمة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن متوسط ​​عمر الإلكترونات غير محدود، في حين أن متوسط ​​عمر البوزيترونات هو 10 -9 ثانية. عند إبادتها، فإنها تشكل شعاعي جاما: . تمتلك جزيئات النويدات المشعة الاصطناعية والطبيعية طاقات تتراوح من 0 إلى 10 ميغا إلكترون فولت. يسمى توزيع الطاقة لجسيمات بيتا بطيف بيتا. يعتمد اعتماد عدد جسيمات بيتا بعد مرورها عبر طبقة المادة على طاقة جسيمات بيتا وسمك المادة الماصة (3- مع الحد الأدنى لسمك المادة الماصة):

(0,15<Е β <0,8 МэВ)

(0,8<Е β <3 МэВ)

(E β > 0.5 مليون إلكترون فولت) ( ه ب<0,5 МэВ)

إذا كان سمك المادة الممتصة أقل بكثير من المدى الأقصى، فإن إضعاف كثافة التدفق يحدث وفقًا للقانون الأسي:

F(x) = F o exp (-μx)،

حيث x هو سمك الممتص، ؛ μ- معامل الكتلة ن

يتناقص عدد الجزيئات التي تمر عبر الطبقة الماصة مع زيادة سمك المادة الماصة x حسب القانون.

 نظرية:النشاط الإشعاعي هو تغيير في تكوين النواة الذرية.

إشعاع ألفا - تدفق نوى الهيليوم (تدفق الجزيئات الموجبة الشحنة)
مع إشعاع ألفا، ينخفض ​​العدد الكتلي بمقدار 4، وينخفض ​​عدد الشحنة بمقدار 2.
قاعدة الإزاحة: مع إشعاع ألفا، ينتقل العنصر خليتين إلى بداية الجدول الدوري.

إشعاع بيتا - تدفق الإلكترونات (تدفق الجسيمات سالبة الشحنة)
مع إشعاع بيتا، لا يتغير العدد الكتلي، بل يزداد عدد الشحنة بمقدار 1.
قاعدة التحول: يؤدي إشعاع بيتا إلى إزاحة العنصر خلية واحدة نحو نهاية الجدول الدوري.

أشعة غاما - موجات كهرومغناطيسية عالية التردد وقدرة على الاختراق.

عندما تدخل جسيمات α و β مجالًا مغناطيسيًا، تؤثر عليها قوة، مما يؤدي إلى انحرافها إلى الجانب. كتلة جسيمات ألفا أكبر من كتلة جسيمات بيتا، لذا فهي تنحرف بشكل أقل. اتجاه القوة على طول . γ الأشعة لا تنحني.

نصف الحياةهي الفترة الزمنية التي يضمحل خلالها نصف العدد الأصلي من النوى المشعة. لكن قانون نصف العمر صالح فقط لعدد كبير من الذرات. نظرًا لأنه من المستحيل التنبؤ بموعد اضمحلال نواة واحدة، ولكن بالنسبة لعدد كبير من الجسيمات فإن هذا القانون صالح.


عندما ينبعث منها γ-الكم
1) عدم تغير عدد كتلة وشحنة النواة
2) زيادة عدد كتلة وشحنة النواة
3) لا يتغير العدد الكتلي للنواة، ويزداد عدد شحنات النواة
4) يزداد العدد الكتلي للنواة ولا يتغير عدد شحنة النواة
حل:إشعاع جاما هو موجة كهرومغناطيسية، ولا يؤثر على تكوين النواة الذرية، ولا تتغير أعداد كتلة وشحنة النواة.
إجابة: 1
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):فيما يلي معادلات تفاعلين نوويين. أيهما يمثل تفاعل اضمحلال بيتا؟

1) أ فقط
2) ب فقط
3) كل من أ و ب
4) لا أ ولا ب
حل:يصاحب اضمحلال بيتا انبعاث الإلكترونات، ولا يوجد إلكترون في أي من التفاعلات.
إجابة: 4
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):فيما يلي معادلات تفاعلين نوويين. أيهما يمثل تفاعل اضمحلال بيتا؟
1) أ فقط
2) ب فقط
3) كل من أ و ب
4) لا أ ولا ب
حل:ويصاحب اضمحلال بيتا انبعاث الإلكترونات، وفي كلا التفاعلين يتكون إلكترون.
إجابة: 3

مهمة OGE في الفيزياء (fipi):باستخدام جزء من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية الموضح في الشكل، حدد نظير العنصر الذي يتكون نتيجة اضمحلال ألفا للبزموت.

1) نظائر الرصاص
2) نظائر الثاليوم
3) نظائر البولونيوم
4) نظير الأستاتين
حل:نتيجة اضمحلال ألفا، سينخفض ​​العدد الذري للعنصر بمقدار 2، ومن البزموت (Z=83) سيتحول العنصر إلى نظير الثاليوم (Z=81)
إجابة: 2

مهمة OGE في الفيزياء (fipi):باستخدام جزء من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية الموضح في الشكل، حدد نظير العنصر الذي يتكون نتيجة لاضمحلال بيتا الإلكتروني للبزموت.

1) نظائر الرصاص
2) نظائر الثاليوم
3) نظائر البولونيوم
4) نظير الأستاتين
حل:نتيجة اضمحلال بيتا يزداد العدد الذري للعنصر بمقدار 1، ومن البزموت (Z=83) يتحول العنصر إلى نظير البولونيوم (Z=84)
إجابة: 3

مهمة OGE في الفيزياء (fipi):يتم وضع حاوية تحتوي على مادة مشعة في مجال مغناطيسي، مما يتسبب في انقسام شعاع من الإشعاع المشع إلى ثلاثة مكونات (انظر الشكل).

المكون (3) يتوافق مع
1) إشعاع جاما
2) إشعاع ألفا
3) إشعاع بيتا
4) الإشعاع النيوتروني
حل:دعونا نستخدم قاعدة اليد اليسرى، حيث يتم توجيه تدفق الجزيئات لأعلى، وأشر بأربعة أصابع إلى الأعلى. يتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي إلى مستوى الشاشة (بعيدًا عنا)، ويتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي إلى راحة اليد، ويظهر الإبهام المنحني بزاوية 90 درجة أن الجزيئات المشحونة بشكل إيجابي تنحرف إلى اليسار. انحرف المكون (3) نحو اليمين، وبالتالي تكون هذه الجسيمات مشحونة بشحنة سالبة. إشعاع بيتا هو تيار من الجسيمات سالبة الشحنة.
الطريقة الثانية:ينحرف المكون (3) أكثر عن المكون (1)، مما يعني أن (3) له كتلة أقل. كتلة الإلكترون أقل من كتلة نواة الهيليوم، مما يعني أن المكون (3) هو تدفق الإلكترونات (أشعة جاما).
إجابة: 3

مهمة OGE في الفيزياء (fipi):عمر النصف هو الفترة الزمنية التي يضمحل خلالها نصف العدد الأصلي من النوى المشعة. يوضح الشكل رسمًا بيانيًا للتغيرات في عدد N من النوى المشعة بمرور الوقت t.

وفقا للرسم البياني، فإن نصف العمر هو
1) 10 ثانية
2) 20 ثانية
3) 30 ثانية
4) 40 ثانية
حل:في الوقت t 1 = 20 ثانية كان هناك N 1 = 40 10 6 نواة مشعة، نصف النوى المشعة N 2 = 20 10 6 قد اضمحلت بحلول الوقت t 2 = 40 ثانية، وبالتالي نصف العمر T = t 2 - t 1 = 40 - 20 = 20 ثانية، يوضح الرسم البياني أن نصف الذرات المتبقية تضمحل كل 20 ثانية.
إجابة: 2
مهمة OGE في الفيزياء 2017:أثناء اضمحلال ألفا للنواة، يتم تحديد رقم شحنتها
1) ينخفض ​​بمقدار وحدتين
2) النقصان بمقدار 4 وحدات
3) يزيد بمقدار وحدتين
4) يزيد بمقدار 4 وحدات
حل:أثناء اضمحلال ألفا للنواة، ينخفض ​​عدد شحناتها بمقدار وحدتين، وذلك لأن تطير نواة الهيليوم بشحنة +2e.
إجابة: 1
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):عند دراسة النشاط الإشعاعي الطبيعي، تم اكتشاف ثلاثة أنواع من الإشعاع: إشعاع ألفا (تيار من جسيمات ألفا)، وإشعاع بيتا (تيار من جسيمات بيتا)، وإشعاع جاما. ما هي علامة وحجم شحنة جسيمات بيتا؟
1) موجبة ومتساوية في معامل الشحنة الأولية
2) موجبة ومتساوية في معاملها لشحنتين أوليتين
3) سالبة ومتساوية في معامل الشحنة الأولية
4) جسيمات بيتا ليس لها شحنة
حل:إشعاع بيتا هو تدفق الإلكترونات، وشحنة الإلكترون سالبة وتساوي في الحجم الشحنة الأولية.
إجابة: 3
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):فيما يلي معادلات تفاعلين نوويين. أيهما يمثل تفاعل اضمحلال ألفا؟

1) أ فقط
2) ب فقط
3) كل من أ و ب
4) لا أ ولا ب
حل:ينتج عن اضمحلال ألفا نواة الهيليوم، ومن بين التفاعلين، ينتج التفاعل الثاني فقط نواة الهيليوم.
إجابة: 2
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):يتم وضع دواء مشع في مجال مغناطيسي. قد ينحرف هذا المجال
أ. أشعة ألفا.
ب. أشعة بيتا.
والجواب الصحيح هو
1) أ فقط
2) ب فقط
3) كل من أ و ب
4) لا أ ولا ب
حل:ينحرف الجسيم المتحرك المشحون الذي يدخل مجالًا مغناطيسيًا، وتكون أشعة ألفا وأشعة بيتا مشحونة، وبالتالي، فإنها تنحرف في المجال المغناطيسي.
إجابة: 3
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):ما أنواع الإشعاع الإشعاعي الذي يمر عبر مجال مغناطيسي قوي ولا ينحرف؟
1) إشعاع ألفا
2) إشعاع بيتا
3) إشعاع جاما
4) إشعاع ألفا وإشعاع بيتا
حل:ينحرف جسيم متحرك مشحون يدخل في مجال مغناطيسي، وأشعة جاما ليس لها شحنة، لذلك لا تنحرف في المجال المغناطيسي.
إجابة: 3
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):النشاط الإشعاعي الطبيعي للعنصر
1) يعتمد على درجة الحرارة المحيطة
2) يعتمد على الضغط الجوي
3) يعتمد على المركب الكيميائي الذي يحتوي على عنصر مشع
4) لا يعتمد على العوامل المذكورة
إجابة: 4
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):باستخدام جزء من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية الموضح في الشكل، حدد تركيب نواة الفلور ذات العدد الكتلي 19.

1) 9 بروتونات، 10 نيوترونات
2) 10 بروتونات، 9 نيوترونات
3) 9 بروتونات، 19 نيوترون
4) 19 بروتونًا، 9 نيوترونًا
حل:عدد البروتونات يساوي العدد الذري للعنصر، والفلور لديه 9 بروتونات، ولإيجاد عدد النيوترونات من العدد الكتلي نطرح رقم الشحنة 19-9 = 10.
إجابة: 1
مهمة OGE في الفيزياء (fipi):أي من أنواع الإشعاع الثلاثة - α أو β أو γ - يتمتع بقدرة اختراق أقل؟
1) أ
2) ب
3) ج

حل:من بين أنواع الإشعاع الثلاثة، أكبرها جسيمات ألفا، ونوى الهيليوم أكبر من الإلكترونات وأشعة جاما، لذلك يصعب عليها المرور عبر أي عائق.
إجابة: 1
أي من أنواع الإشعاع الثلاثة - α أو β أو γ - يتمتع بقدرة اختراق أكبر؟
1) أ
2) ب
3) ج
4) قدرة الاختراق لجميع أنواع الإشعاع هي نفسها